毕业设计-输电线路融冰设计.docVIP

湖南农业大学 毕业设计 输电线路融冰设计 学生姓名：谷祥访 年级专业：2010级机械电子工程 指导老师及职称：汤剑峰结参考文献 输电线路融冰设计 学 生：谷祥访 指导老师：汤剑峰本文主要分析了影响输电线路覆冰的因素及其危害，并系统介绍了除(融)冰技术的发展现状，提出了输电线路除(融)冰技术拓展应用研究的新思路。输电线路；除(融)冰技术；探析2008年1月中旬至2月初，受大面积降雪和冻雨天气影响，我国南方地区遭遇大范围降雨、雪天气，经历了有气象记录以来最严重的持续低温雨雪冰冻灾害。据统计：国家电网公司系统由于覆冰造成高压线路杆塔倒塌17.2万基，受损1.2万基；低压线路倒塔断杆51.9万基，受损15.3万公里；各级电压等级线路停运15.3万条，变电站停运884座。南方电网公司系统杆塔损毁12万多基，受损线路7000多条，变电站停运859座。此次冰灾持续时间长、影响范围广、覆冰强度高、危害巨大实属历史罕见。这次冰灾的直接原因是大范围长时间低温、雨雪冰冻气候所致。那么，如何利用先进的科学技术快速、安全、高效地清除输电线路上的覆冰，是摆在我们面前的一个重要的研究课题。 输电线路覆冰主要发生在11月至次年3月间，尤其在入冬和倒春寒时覆冰发生的频率最高。当温度低于时，大气中的小水滴将发生过冷却，气流中过冷却水滴与处于过冷却水滴包围的输电线路导线发生碰撞，并冻结在导线表面而形成覆冰。就同一个地区来说，一般海拔高程愈高，愈易覆冰，覆冰也愈厚，且多为雾凇；海拔高程较低处，其冰厚虽较薄，但多为雨凇或混合冻结。 东西走向的导线覆冰普遍较南北走向的导线覆冰严重。因为冬季覆冰天气大多为北风或西北风，因此，在严重覆冰地段选择线路走廊时，应尽量避免导线呈东西走向。 在常见的小于或等于m/s的风速下，直径小于或等于4cm的导线，相对较粗的导线的单位长度覆冰量比相对较细的导线重；对于直径大于4cm的导线，单位长度覆冰重量反比较细的导线轻；在大于8m/s的较大风速下，对于任何直径的导线，导线越粗覆冰越重，但覆冰厚度随导线直径的增加而减小。 现场观测及试验研究表明，电场强度较小时导线覆冰量、冰厚及密度随电场强度增加而增加，可当电场足够高时，带电导线的覆冰比不带电导线覆冰少很多，覆冰量与电压极性有明显关系；此外，在强电场作用下，导线覆冰的密度也较无电场时小。 过负载危害，即导线覆冰超过设计抗冰厚度(覆冰后质量、风压面积增加)而导致的事故。机械事故包括：金具损坏、导线断股、杆塔损折、绝缘子串翻转、撞裂等；电气事故，是指覆冰使线路弧垂增大从而造成闪络和烧伤、烧断导线等。 相邻档的不均匀覆冰或线路不同期脱冰会产生张力差，导致导线缩颈或断裂、绝缘子损伤或破裂、杆塔横担扭转或变形、导线和绝缘子闪络及导线电气间隙减少而发生闪络等。导线有覆冰且为非对称覆冰(迎风侧厚，背风侧薄)时，线路易发生舞动；大截面导线比小截面导线易舞动，分裂导线比单导线易舞动；0时导线张力低至20～80N/mm2易发生舞动。导线舞动的运动轨迹顺线路方向看近似椭圆形，由于舞动的幅度大，持续时间长，轻则引起相间闪络，损坏地线、导线、金具等部件，重则导致线路跳闸停电、断线倒塔等严重事故。 覆冰改变了绝缘子的电场分布，覆冰中含有污秽等导电杂质时更易造成冰闪。据统计，2003年我国500kV线路非计划停运原因中冰闪约占23%，在外力破坏类原因中居第二位。2004年10月到2005年1月我国华中地区连续发生了多起恶性覆冰闪络事故。1963年11月美国西海岸一条345kV线路发生绝缘子串覆冰闪络，在恢复送电3～4min内，覆冰绝缘子由微弱放电迅速发展到全面闪络。1988年加拿大魁北克省安那迪变电站连续发生6次绝缘子闪络事故，造成该省大部分地区停电。 目前，国内外对除冰技术的开发相当重视，提出了30余种除冰技术。根据工作原理，这些除冰技术可归纳为以下四类:热力除（融）冰法、机械除冰法、自然被动除冰法和其它除冰方法。 热力除（融）冰法是利用附加热源或者自身发热，使冰雪在导线上无法积覆，或使已经积覆的冰雪熔化。该策略是在20世纪30年代于参考文献[3][4]中提出的。目前讨论较多的热力除冰技术有：高压直流电流除冰技术[5]、交流电流除冰技术[6]、利用高频高电压激励产生的介电损失除冰技术[7]等。典型应用有：1987年日本研制的电阻性铁磁线、1988年由武汉高压研究所研制的低居里磁热线（这种材料在温度0时，磁滞损耗大，发热可阻止积覆冰雪或熔冰；当温度0时，不需要熔冰，损耗很小。这种方法除冰的效果较明显，但能量消耗较高、使用成本高）、短路电流融冰法（加拿大Manitoba水电局采用过，湖南电网也大面积采用，取得了较好的效果。这类方法只能应用于覆冰期，且应用费用