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电网覆冰研究分析报告电网架空线路覆冰治理

电网覆冰研究分析报告0引言xx年，一场百年罕见的大面积覆冰影响了我国南方大部分地区的十几个省。由于持续的雨雪冰冻天气，导致输电线路大面积覆冰，输电铁塔不堪重负倒塌断线，电力设施遭到前所未有的破坏，供电线路大范围中断，给人民的生产生活造成了巨大的灾害和损失，直接经济损失超过干亿元。

针对我国的覆冰灾害情况，为减少输电线路覆冰事故的发生，有效保障电力系统的安全运行，应加强探索输电线路覆冰机理、覆冰外绝缘故障机理、有效的防冰、除冰方法、大电网覆冰在线监测与诊断方法，开展电网覆冰在线评估、预警与决策方法等方面的研究。

1架空导线覆冰影响因素研究覆冰往往因为导线截面形状改变以及线路冰、风荷载增加而导致高压输电线舞动、断线、倒塔，引起重大事故。迄今架空导线表面覆冰机理与防冰措施仍是未得到有效解决的科学技术难题，受到国内外研究者和工程技术人员的广泛关注。架空导线表面覆冰是受到众多环境、气象和物理因素影响的复杂过程，主要包括：(1)气候和气象条件的不同会导致线路覆冰以雾凇、积雪、雨淞和结霜等不同形式出现，其中雨淞(光滑透明的覆冰)因密度大、附着力强而危害最大，处理最困难。不同的覆冰形式具有不同物性，其中最重要的是密度，造成架空导线不同程度的附加载荷和危害。覆冰本身物性的差异还会对覆冰形成过程的结冰速率、冰形以及融冰所需能量等产生重要影响。

(2)自然条件下，自然风除了会造成覆冰线路的舞动和驰振外，对覆冰形成过程以及最终的冰形也存在重要影响。

(3)对于高压输电线路而言，除了电流产生的焦耳热效应对导线热平衡的影响外，不同电场强度对极性过冷水滴在导线附近的运动轨迹存在复杂的影响，进而影响到导线覆冰的结构和冰形。研究表明，电场对导线覆冰的影响和电场强度有关。由于电场的极化，电场强度越高，碰撞率越高，造成导线覆冰增加，冰的密度增大。

2覆冰导致输变电设备外绝缘故障的机理研究覆冰等自然灾害导致输变电设备外绝缘闪络机理的研究始于污秽放电的研究。国内外对污闪机理及防污闪对策的研究已经持续了半个多世纪，主要集中在用电路模型理论研究污秽绝缘子饱和受潮后的放电过程和闪络判据，近几年在电路模型基础结合放电过程中沿面电场分布的分析，将电路模型理论推进了一步，但仍是定性的研究，因受试验条件的限制，针对超特高压输变电设备外绝缘的研究很少，特别是对外绝缘覆冰或覆冰与污秽共存环境对放电物理过程的影响研究甚少。尽管国内外从电路模型和电磁场理论方面对外绝缘污闪和冰闪的机理及特性进行了大量的研究，但至今尚无统一和实用的数学模型及有效的监测方法，特别是覆冰与污秽等多因素共同作用对闪络机理和特性影响的研究尚处于探索性阶段。

3防止输电线路覆冰方法的研究大电流融冰是利用电网已有的设备和输电能力，通过适当的技术措施进行输电线路的热力融冰，下文对3种主要的大电流融冰法进行总结和比较。

(1)过电流融冰法。

为防止导线覆冰，对于220kV及以上轻载线路，主要依靠科学的调度提前改变电网潮流分配，使线路电流达到临界电流以上；对于110kV及以下变电所问的联络线，可通过调度让其带负荷运行，并使其达到临界电流以上；对于其它类型的重要轻载线路，可采用在线路末端接入大容量的无功装置(如大功率的调相机、电容、电感)，使线路的功率因数变得很低，这样就会大大增加线路电流，并很少消耗有功功率，所消耗的有功功率主要集中在线路上。如果线路末端接入容性无功装置，线路首端应该用电感性负载中和，如果末端接入感性无功装置，首端应该用容性负载中和。此外，**提出了融冰变压器的概念，当变压器处于融冰工况时，为线路提供偏低的电压和偏大的电流，但该方法的缺点是无法融解避雷线和架空地线上的覆冰。

(2)短路电流融冰法。

短路融冰技术包括不带负荷的三相短路融冰技术、两相问短路融冰技术、单相短路融冰技术、传统的带负荷融冰技术、利用介质损耗除冰技术、利用短路电磁力除冰技术等。其中三相短路融冰技术最常用，其基本原理如下：线路一端三相短路，另一端供给融冰电源，采用较低电压提供较大短电路电流加热导线的方法使导线上的覆冰融化。传统的带负荷融冰方法只适用于局部覆冰严重地段的线路，但不适用于对大面积覆冰地区线路进行融冰或对较长线路进行全线融冰；不带负荷短路加热导线的融冰方法最为完善，在我国应用得较为广泛；采用介质损耗除冰技术，可均匀除冰，能耗较低，移动灵活方便，但电磁干扰问题有待解决：采用短路电磁力除冰技术对电力系统的稳定性有较大的影响，不适用于超高压输电线路。

根据短路电流的大小选取合适的短路电压是短路融冰的重要环节。对融冰线路施加融冰电流的方法有发电机零起升压和全电压冲击合闸2种。零起升压对系统影响不是很大，但冲击合闸在系统电压较低、无功备用不