覆冰是一種分布廣泛的自然現象,尤其霧凇是一種美麗的自然景觀。但對于輸電線路,嚴重的覆冰則有可能導致故障,甚至會引發大面積停電等災難性事故。自20世紀50年代開始,加拿大、美國等覆冰嚴重的國家相繼對輸電線路覆冰進行了觀測和研究。我國也是世界上覆冰嚴重的國家之一,長期以來,輸電線路工作者一直為解決覆冰問題進行不懈的探索,并獲得了許多重要的工作成果。
1976年,在全國首次重冰線路設計運行經驗交流會議上,提出了“避、抗、熔、改、防”五字方針,成為輸電線路抗冰的主要技術原則。隨著我國電網規模的快速擴大,近50多年來,大面積冰害事故在全國各地時有發生,尤其2008年1~2月,我國南方電網出現了持續較長時間的大范圍雨雪冰凍天氣,造成1252條110~500kV線路倒塔7377基、受損3092基,13888條10~35kV線路故障停運,給當地人民群眾生活和國民經濟發展帶來嚴重影響。
電線產生覆冰的必要條件主要有:導線溫度低于0℃以下、空氣濕度大于85%(即空氣中具有可凍結的水分或過冷卻水滴、霧滴和水汽等),橫線路風速大于1m/s。雖然這些條件相對來講也較為苛刻,但在冷熱氣流交匯區域和一些微地形微氣象區域,覆冰現象卻較為普遍。如:每年的冬季及初春季節,我國西北方南下的干冷氣流和東南方北上的暖濕氣流在我國東北部、中部相匯,形成一條南起湖南、貴州,北至遼寧、吉林的“覆冰帶”。
覆冰對電網的危害,可分為五類:
(1)線路過荷載。寒冷雨雪天氣下,覆冰在導線上不斷增長,導致輸電導線的質量和體積不斷增大,使導線弧垂增大、對地間距減小,積累到一定程度時,就可能發生閃絡事故。同時,導線弧垂和體積增大,在風力作用下,有可能造成兩導線或導線與地面相碰,發生短路跳閘、燒傷甚至燒斷導線的事故。
當覆冰質量進一步增大,超過導線、金屬、絕緣子以及塔桿的機械強度時,可能使導線從壓接管內抽出,或外層鋁股斷裂、鋼芯抽出。而覆冰質量超過桿塔額定負載時,可能導致桿塔塔基下沉、傾斜或者爆裂。桿塔折斷甚至倒塌。
(2)相鄰檔不均勻覆冰或不同期脫冰。會產生張力差使導線在線夾內滑動,嚴重時導線外層鋁股在線夾口處全部斷裂、鋼芯抽動,線夾另一側的鋁股將擁擠在線夾附近。
(3)絕緣子串冰閃。冰閃是污閃的一種特殊形式,嚴重覆冰的情況下,絕緣子大量傘形出現冰凌橋接,使絕緣子絕緣強度降低,泄露距離縮短。融冰過程中,冰體或冰晶體的表面水膜可很快溶解污穢中的電解質,提高融冰水或者冰面水膜的電導率,引起絕緣子串電壓分布及單片絕緣子表面電壓分布的畸變,從而降低覆冰絕緣子串的閃絡電壓。
(4)輸電導線舞動損壞電力設備。風力作用下發生低頻(通常o.1~3Hz)大幅度(振幅為導線直徑的5~300倍〉的震動或舞動。導線舞動時,將損壞桿塔、導線、金具及部件,造成頻繁跳閘甚至停電事故。
線路覆冰是影響電力運行的一大阻礙,輸電線路覆冰不僅會影響運行維護工作,嚴重時還會導致碰線短路、絕緣子閃絡、短線倒塔等重大事故。輸電線路冰害具有持續時間長、發生頻率高、覆蓋面積大、影響范圍廣等特點,已嚴重威脅電網的安全穩定運行及供電可靠性。
武漢風河智能科技FH-9007“覆冰在線監測裝置”通過數據采集采集現場的拉力數據、傾角數據、微氣象、視頻等數據,通過無線網絡傳輸方式把這些數據傳輸到后臺監控中心,監控中心工作人員便可通過屏幕看到現場的環境數據。監控中心通過客戶端實時對各個監控點進行瀏覽觀察現場情況,根據傳送回來的微氣象數據、拉力數據、傾角數據等數據進行分析比對,發現情況異常,即可立刻做出應急處理,保障高壓線路的安全運行。
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