500kV輸電線路抗冰融冰技術(shù)應(yīng)用實踐探析

宋 平

（國網(wǎng)四川省電力公司檢修公司，四川 成都 610052）

在電網(wǎng)建設(shè)中，電網(wǎng)線路冰災(zāi)危害一直是當(dāng)前許多國家電網(wǎng)建設(shè)中面臨的重要問題之一，進行電網(wǎng)線路冰災(zāi)事故危害的預(yù)防也是當(dāng)前國內(nèi)外國家進行電網(wǎng)建設(shè)中研究的重點。通常情況下，在電力系統(tǒng)運行過程中，一旦發(fā)生電網(wǎng)線路冰災(zāi)事故，不僅會造成電網(wǎng)線路中輸電導(dǎo)線以及輸電桿塔的斷裂、倒塌等問題危害，同時，還會引起電網(wǎng)線路中的短路以及污閃事故問題發(fā)生，造成大面積的停電事故，并且由于電網(wǎng)冰災(zāi)事故多發(fā)生在嚴(yán)冬季節(jié)，氣候條件與自然災(zāi)害等，都比較惡劣，因此對于電網(wǎng)冰災(zāi)造成的線路事故維修恢復(fù)也比較困難，容易形成長時間的停電問題，對于電網(wǎng)的正常供電運行等都有著極大的不利影響。500kV輸電線路作為電網(wǎng)建設(shè)中常見的高壓線路部分，隨著電力電網(wǎng)的建設(shè)發(fā)展以及人們對于電力資源需求的不斷增長，500kV高壓線路在電網(wǎng)中建設(shè)應(yīng)用越來越多，其供電運行安全性對于電力電網(wǎng)的供電運行安全與發(fā)展等，都有著極大的影響。下文將在對于電網(wǎng)輸電線路抗冰融冰技術(shù)分析的基礎(chǔ)上，結(jié)合近年來國內(nèi)外的電網(wǎng)冰災(zāi)實例，對于500kV輸電線路抗冰融冰技術(shù)的應(yīng)用實踐進行分析論述，以提高500kV輸電線路的供電運行安全性和可靠性。

1 電網(wǎng)輸電線路的抗冰融冰技術(shù)分析介紹

結(jié)合當(dāng)前國內(nèi)外電網(wǎng)建設(shè)中對于電網(wǎng)冰災(zāi)危害的預(yù)防研究及其在電網(wǎng)建設(shè)中的具體應(yīng)用情況，在進行電網(wǎng)輸電線路的抗冰融冰技術(shù)分析時，需要從電網(wǎng)系統(tǒng)的冰災(zāi)監(jiān)測與預(yù)警實現(xiàn)以及電網(wǎng)輸電線路的抗冰融冰技術(shù)、電網(wǎng)冰災(zāi)后的運行恢復(fù)三個方面進行分析論述。

1.1 電網(wǎng)系統(tǒng)中的冰災(zāi)監(jiān)測與預(yù)警分析

在進行電網(wǎng)輸電線路中冰災(zāi)危害的預(yù)防控制中，從電網(wǎng)輸電線路的設(shè)計階段，就已經(jīng)開始考慮對于電網(wǎng)抗冰融冰技術(shù)的應(yīng)用，也就是建立相應(yīng)的電網(wǎng)輸電線路冰災(zāi)監(jiān)測與預(yù)警信息系統(tǒng)，以進行電網(wǎng)運行中輸電線路冰災(zāi)危害的預(yù)防和控制。通常情況下，在進行輸電線路安裝設(shè)計階段，對于輸電線路安裝過程中的冰災(zāi)區(qū)域線路路段，專門制定了相關(guān)的輸電線路安裝架設(shè)標(biāo)準(zhǔn)，并且在進行輸電線路的安裝架設(shè)過程中，為了保證電網(wǎng)輸電線路的安裝架設(shè)經(jīng)濟效益，對于線路的安裝設(shè)計要求標(biāo)準(zhǔn)不能夠進行無限制的提高，根據(jù)這一情況，冰災(zāi)區(qū)域路段輸電線路的導(dǎo)線以及桿塔冰荷載，在極端惡劣冰雪氣候條件下，就極容易超出在電網(wǎng)輸電線路設(shè)計中的電網(wǎng)輸電線冰雪荷載標(biāo)準(zhǔn)，必然會對于電網(wǎng)以及輸電線路的安全穩(wěn)定運行造成極大的不利影響。針對這種情況，為了實現(xiàn)對于電網(wǎng)輸電線路中冰雪災(zāi)害的及時監(jiān)測和預(yù)警，以采取相應(yīng)的方法措施，避免冰雪災(zāi)害對于線路運行造成的事故影響發(fā)生，就需要建立相應(yīng)的電網(wǎng)系統(tǒng)冰雪災(zāi)害監(jiān)測與預(yù)警系統(tǒng)，通過對于惡劣氣候天氣條件下電網(wǎng)輸電線路上的冰雪災(zāi)害信息收集，實現(xiàn)對于冰雪災(zāi)害的及時監(jiān)測和預(yù)警，避免電網(wǎng)輸電線路覆冰在災(zāi)害與事故影響發(fā)生。

1.2 電網(wǎng)輸電線路的抗冰融冰技術(shù)分析

針對上述建立的電網(wǎng)系統(tǒng)冰災(zāi)監(jiān)測和預(yù)警功能機構(gòu)，在實現(xiàn)對于惡劣環(huán)境條件下電網(wǎng)系統(tǒng)的冰雪災(zāi)害情況及時預(yù)警和監(jiān)測的基礎(chǔ)上，進行電網(wǎng)輸電線路上超設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)的冰雪荷載進行融化解除就是關(guān)鍵了，這也是電網(wǎng)輸電線路抗冰融冰技術(shù)中的關(guān)鍵部分。

結(jié)合當(dāng)前國內(nèi)外電網(wǎng)建設(shè)中對于嚴(yán)重冰災(zāi)情況下的輸電線路覆冰危害防止和控制研究、應(yīng)用等，目前電網(wǎng)建設(shè)應(yīng)用中存在的抗冰融冰技術(shù)類型比較多，并且其中一部分電網(wǎng)輸電線路抗冰融冰技術(shù)已經(jīng)逐漸進入實用階段，在電網(wǎng)輸電線路冰雪災(zāi)害預(yù)警與防止中起到了非常重要的作用。將目前應(yīng)用于電網(wǎng)實際建設(shè)中的輸電線路抗冰融冰技術(shù)及其抗冰融冰工作原理進行總結(jié)分析，主要可以歸結(jié)為三個基本思路，首先，應(yīng)用于實際電網(wǎng)建設(shè)的輸電線路抗冰融冰技術(shù)，其基本相似點之一，就是在電網(wǎng)的抗冰融冰技術(shù)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，主要是通過將電網(wǎng)融冰系統(tǒng)中的電能轉(zhuǎn)化成為熱能，實現(xiàn)輸電線路覆冰溶解與威脅消除；其次，在電網(wǎng)的抗冰融冰系統(tǒng)中，還存在著將系統(tǒng)中的電能轉(zhuǎn)化成為機械能，以對于電網(wǎng)輸電線路上的覆冰物理結(jié)構(gòu)進行破壞，達到輸電線路上覆冰消除和融化脫落的目的；最后，應(yīng)用于實際電網(wǎng)建設(shè)中的抗冰融冰技術(shù)，還具有直接進行能夠破壞線路覆冰物理結(jié)構(gòu)的機械法安裝應(yīng)用，以實現(xiàn)線路覆冰消除的目的，達到輸電線路覆冰災(zāi)害預(yù)防和控制的目的。

其中，在上述的電網(wǎng)抗冰融冰技術(shù)中，將電能轉(zhuǎn)化成為熱能實現(xiàn)電網(wǎng)線路覆冰融化消除的技術(shù)方法，在實際應(yīng)用中已經(jīng)有了相對成熟的計算應(yīng)用模型，通過根據(jù)覆冰電網(wǎng)輸電導(dǎo)線情況進行融冰所需電流以及電流作用時間的計算求得后，即可以實現(xiàn)對于電網(wǎng)線路覆冰的融化消除，避免線路覆冰災(zāi)害的威脅和影響。比較典型的有過電流融冰法以及利用直流電流加熱線路融冰的方法、高頻高壓激勵融冰法、架空線路電磁力除冰法等，其中，過電流融冰法中又包含通過調(diào)度改變線路潮流分布的融冰方法、基于移相器的帶負荷融冰方法、交流短路融冰法等各種技術(shù)方法。如下圖1所示，為基于移相器的帶負荷融冰法中移相變壓器控制線路融冰的電流方向示意圖。

如上圖所示的，基于移相器的帶負荷融冰法在進行電網(wǎng)輸電線路中的覆冰融化消除過程中，需要在電網(wǎng)的輸電線路中進行移相變壓器的安裝使用，進行線路覆冰融化消除過程中，通過增加系統(tǒng)的無功轉(zhuǎn)移量，以進行線路融冰實現(xiàn)，該方法在實際應(yīng)用中對于系統(tǒng)的運行安全和穩(wěn)定性會產(chǎn)生一定的影響。在上述的所有輸電線路融冰技術(shù)中，過電流融冰法以及直流電流融冰法是所有融冰技術(shù)中最為成熟的兩種技術(shù)手段，其中，交流短路融冰法以及直流電流融冰法在實際應(yīng)用中需要輸電線路處于停止運行狀態(tài)，但對于線路的融冰效果比較好，對于電網(wǎng)的運行安全也有一定保障。

1.3 電網(wǎng)系統(tǒng)的災(zāi)后恢復(fù)分析

圖1 電網(wǎng)輸電線路的移相變壓器控制線路融冰的電流示意圖

在進行電網(wǎng)輸電線路的抗冰融冰技術(shù)應(yīng)用中，電網(wǎng)系統(tǒng)的災(zāi)害恢復(fù)是針對電網(wǎng)輸電線路在經(jīng)歷冰災(zāi)危害以及威脅解除后，繼續(xù)恢復(fù)并保證電網(wǎng)系統(tǒng)以及輸電線路的安全穩(wěn)定運行所提出的。通常情況下，電網(wǎng)輸電線路在經(jīng)歷冰災(zāi)危害后，難免會出現(xiàn)電網(wǎng)系統(tǒng)以及輸電線路的被破壞問題，針對這種情況，在進行電網(wǎng)輸電線路的抗冰融冰技術(shù)選擇應(yīng)用的同時，還需要進行電網(wǎng)系統(tǒng)破壞后重建方案與措施的設(shè)計應(yīng)對，它本身在電網(wǎng)輸電線路的抗病融冰處理中與電網(wǎng)輸電線路的抗病融冰技術(shù)是一體的。目前，針對電網(wǎng)輸電線路冰災(zāi)破壞后的恢復(fù)重建，已經(jīng)有多重技術(shù)方案以及恢復(fù)措施被提出應(yīng)用，比較典型的有蒙特卡羅線路修復(fù)計算方法以及電網(wǎng)系統(tǒng)災(zāi)害停電管理系統(tǒng)等。

2 500kV輸電線路抗冰融冰技術(shù)的應(yīng)用分析

5 00kV輸電線路是電網(wǎng)系統(tǒng)中常見的一種高壓輸電線路形式，尤其是隨著電網(wǎng)建設(shè)與電力事業(yè)的不斷發(fā)展，在實際生產(chǎn)與生活中，人們對于電力資源的供應(yīng)需求不斷上升，500kV輸電線路逐漸成為電網(wǎng)運行建設(shè)中的一種常見輸電線路形式，其運行安全對于整個電網(wǎng)系統(tǒng)的運行安全以及人類生產(chǎn)、生活的影響也逐漸擴大。因此，在進行500kV輸電線路建設(shè)改造中，為了保證電網(wǎng)與輸電線路的供電運行安全，必然會實現(xiàn)對于輸電線路抗冰融冰技術(shù)的設(shè)計應(yīng)用。在我國，比較典型的500kV輸電線路抗冰融冰技術(shù)應(yīng)用實例中，以貴州某地區(qū)500kV輸電線路設(shè)計改造以及冰雪災(zāi)害預(yù)警、預(yù)防中的抗冰融冰技術(shù)應(yīng)用最為突出，并且取得了較好的線路融冰預(yù)防和控制效果。

結(jié)語

5 00kV輸電線路作為我國電網(wǎng)系統(tǒng)中常見的高壓線路，進行其線路設(shè)計改造中抗冰融冰技術(shù)的應(yīng)用分析，不僅有利于提高和保證電網(wǎng)線路的供電運行安全性，同時對于促進電網(wǎng)改造建設(shè)與發(fā)展，推動我國電力事業(yè)的進步等，都有積極作用和意義。

[1]蔣正龍，等.湖南2008年冰災(zāi)引起的倒塔原因分析[J].高電壓技術(shù)，2008（11）.

[2]傅闖，等.直流融冰裝置的研制與應(yīng)用[J].電力系統(tǒng)自動化，2009（11）.