基于覆冰输电线路高频高压除冰法的有限元分析
李 宁， 周羽生
（长沙理工大学， 湖南 长沙 410114）
摘要：输电线路在冬季风雪的影响下覆冰是一个一直存在的问题，它可能引发大范围的停电事故以及耗费数目庞大的修复或重建费用。通过施以大约33KV，100kHz的激励引发的覆冰自身的介质损耗，能够对覆冰输电线路进行融冰。如果仅考虑覆冰介质损耗，则由于发热不均匀将引起驻波效应，但如果同时考虑覆冰介质损耗与电流通过导线时集肤效应造成的电阻损耗，就能够通过调节两者的综合效应达到均匀发热的目的。
关键词：覆冰线路 集肤效应 介质损耗 高频高压
1 导 言
覆冰输电线路融冰的问题在2008年初我国南方冰雪灾害发生后凸显出来。根据资料记载，输电线路覆冰在某些高寒山区和北方某些地区冬季基
本每年发生。目前世界上常见的除冰方法基本可分为：热力除冰，机械除冰与自然脱冰三大类。但这三类方法均不够完善无法适应实际除冰需要。
近年来，随着对输电线路覆冰问题研究的深入，涌现出了很多新的除冰方法，例如：电子冻结、电晕放电和碰撞前颗粒冻结、加热、用高频波激励在60kHz 到 100kHz 范围内融冰等。本文所述即为高频高压激励除冰法。
2 除冰机理
高频高压激励除冰法的除冰机理为：在高频时冰是一种有损耗电介质，能直接引起发热，且集肤效应导致电流只在导体表面很浅范围内流通，造成电阻损耗发热。试验表明33 kV、100 kHz的电压可以为1000 km的线路有效融冰。
一般称将电能转变成热能以加热物体的过程为电加热，电加热与传统的燃料加热相比拥有温度高，效率高，可控性高，使用清洁等诸多优点；而根据电能转换方式的不同，电加热通常分为电阻加热、感应加热、电弧加热、电子束加热、红外线加热和介质加热等。
高频高压除冰法即为感应加热与介质加热两种方式的叠加。
2.1 导体的感应加热
在导体中通以高频高压激励，形成高频电磁场与高频电流，当高频交流电流通过导体时，导体产生集肤效应，即导体表面电流密度大，导体中心电流密度小。在工程上，常用公式计算电流趋肤深度d(假定全部电流集中并均匀分布于趋肤深度d内)。
式中ρ是被加热物体的电阻率，f是电流频率，μ是被加热物体的相对磁导率,δ是电导率。由公式可知，频率越高，趋肤效应越显著。但若频率过高，趋肤深度太小，热量主要从表面向中心传导，热效率较低；若频率过低，电流趋肤深度过大，热效率也低。在一定条件下，电流频率有一临界值，此时热效率最高。
2.2 覆冰的介质加热
利用高频电场对冰进行加热。冰置于交变电场中被反复极化，当交变电场的频率达到一定数值时，冰便成为了一种有损电介质，从而电场中的电
能转变成热能。
电介质在高频电场中加热时，其单位体积内吸取的电功率为
如果用热量表示，则为：
式中f 为高频电场的频率，εr 为电介质的相对介电常数，δ为电介质损耗角，E 为电场强度。电介质的损耗角δ成正比。E 和f 由外加电场决定，而εr 则取决于电介质本身的性质。
式中的f ,E,δ， 等均可由激励源参数计算或根据相关文献所述冰的电磁参数计算方法得到。图1所示为冰的介电常数与频率和温度变化的关系曲线：
r
ε
2.3 发热效应的叠加
由上述部分可知，高频高压除冰法其实是导体的电阻发热与覆冰的介质加热两种过程的叠加。而且，集肤效应使得导体电阻发热的效率得以提高，冰的介质加热由于热量产生在电介质内部，因此与其他外部加热相比，加热速度快，热效率高，而且加热均匀。因此高频高压除冰法的除冰效率得到了有效地提高。
但是，在这两种效应的叠加过程中也存在着问题：在高频激励下，如果线路末端没有匹配阻抗，那么将在整个线路中产生驻波，即高频信号将在线路末端被反射回来与激励信号叠加使得波形不再向前传递，造成导线某些位置发热效果增强而某些位置减弱，从而形成不均匀发热，这在线路融冰过程中可能引起不均匀脱冰而造成不良后果。
一种可能的解决方法是调试线路，使其产生行波而非驻波。但是，行波传递所需的能量往往比冰所消耗的能量要大得多。这些能量都是由建立在一端的激励源发出并通过在另一端的终点站吸收。因此，对激励源的能量要求将远远大于加热所需。而且终点站必须要能安全吸收或是再循环这些能量。所以，无论就设备成本而言，还是当能量在终点站被吸收但无法循环再利用，这个方案均显昂贵。
一种较好的解决方法是使用驻波，但是这种驻波要能够让两种发热效应以相辅相成的方式共同发挥作用。在驻波模式下，冰的介质损耗发热在电压波形的波腹处最强，而集肤效应发热则在电流波形的波腹处最强。因此，这两者是可以互补的，并且只要互补的程度调节到正确的比例的话，是可以达到在全线路均匀发热的总效果的。
因为调整频率可同时影响冰的介质损耗与导体的集肤效应损耗，所以通过调频达到线路均匀发热的效果是可行的。当频率低至8khz 时，冰的电磁性质便使其有了足够的损耗从而产生明显的发热。随着频率的增大，产生等量损耗所需的电压同时降低。但如上文所述，频率过高导致集肤效应过度加强反而会使得导体的感应加热效果降低；而且对于公共空间的电磁干扰也会更加严重。因此选择合适的频率十分重要。
3 建模及仿真
基于上述分析，本文将采用ANSYS 大型有限
元分析软件对覆冰输电线路高频高压除冰效果进行电磁学及热力学有限元分析。整个过程可描述为：首先使用ANSYS 电磁学仿真计算出被施以高频高压激励的覆冰输电线路的储能，然后将这一部分热能做为载荷输入到ANSYS 热力学模型中，与其他输入条件一起得出覆冰的最终温度分布图。 3.1 参数确定与建模 A 激励源的确定
有研究表明：在60~100khz 频率范围内，对覆冰1cm 厚的线路施以33kv 的电压进行试验得出，足以产生50W/M 的热量。因为集肤效应，即使较温和的电流（约200A ）也能产生足够的热效应。
图2所示为100kHz 时集肤效应与介损效应发热叠加效果（图中横轴所示为线路距离（M ），纵轴所示为加热效果（W/M ），长虚线为集肤效应发热，短虚线为介损效应发热，实线为叠加后的发热效果）：
图2 经平衡优化设计后，100kHz时集肤效应与介损效应发热叠加效果
由图2可知，当激励频率达到100kHz时，两种发热效应可以很好的互补叠加，使得整线路均匀发热。因此，本文中所建模型的激励选取为33KV ，100kHz高频高压输入信号。
B 环境变量的确定
环境变量主要用于ANSYS热力学仿真过程中做为载荷输入。按照贵州都匀供电局公布的2008冰灾相关数据，相关数据可确定为：环境温度为
-5，风速为8m/s，相对湿度75%。导线为直径
为25MM的铝导线，并带10MM厚覆冰。其余诸如热流量，导热率等参数均可由公式导出，不再赘述。
C o
3.2 仿真结果及分析
因为覆冰及融冰过程均进行的十分缓慢（一般需要几个甚至十几个小时），而ANSYS无法进行如此长时间的模拟，所以本文仅分析施加激励一小时后覆冰导线的温度场分布。
首先，对覆冰导线模型进行电磁场分析以求得导线与覆冰内的储能分布。在预处理步骤中建立模型，定义属性并划分网格后，经后期求解可得结果如下表：
表1 能量损失表
表2 能量储存表
表1显示导线内部的能量损失为1.84W/M，表2显示导线内储能为 4.1J/M，覆冰内储能为53.1J/M，两者共计约57.2J/M，这部分能量被用来融冰，从分布来看，这部分能量主要储存在冰层内，因此热效率较普通加热方法更高。
得到上述结果后，将其代入所建热力学模型中，经分析可得温度场分布图如图3所示。从图3所示结果来看，在施以激励一小时后，覆冰的温度
上升了1左右，效果明显，因为参数均为恒定，所以可以判断随着激励施加时间的延长，温度将近一步升高并最终使冰层温度大于0，即最终融
冰。而且，由于在高频高压下冰本身成为了有损电介质，所以具有发热均匀的特点。
C o
C o
4 总 结
高频高压除冰法利用导体中高频电流的集肤效应与冰在高频高压条件下被极化成有损电介质
这一特性对覆冰导线进行融冰。利用这一方法时，选择合适的激励频率调整集肤效应与介损效应的叠加效果十分重要。通过对此过程进行有限元分析仿真，虽因条件限制未直接得出融冰结果，但得出了施以33kv，100kHz 激励一小时覆冰温度即上1的结果。可以预计，随着电压的提高和时间的延长，该方法是可以有效除冰的
C o 。
图3 施以激励一小时后，覆冰输电线路温度场分布图
5 参考文献
【1】 李宁，周羽生，等. 输电线路防冰技术研究. 防灾科技学院学报. 2008，10（3）；33-37
【2】 唐兴伦，范群波，等. ANSYS 工程应用教程——热与电磁学篇. 中国铁道出版社，2003
【3】 刘和云，周迪，等. 防止导线覆冰临界电流的传热研究。中国电力. 2001，34（3）；42-44
【4】 蒋兴良. 带电导线覆冰及电场对导线覆冰的影响. 高电压技术. 1999，25（2）；58-60
【5】 李志军，孟广林，等.黄河口附近海冰导热系数的室内测试方法. 海洋环境科学学报. 1992，11（1）；39-43 【6】肖永，许良柱，等. 110kV 输电线路冰灾事故原因分
析及防范措施. 贵州电网抗冰保电技术论坛. 2008. 【7】Joshua D. McCurdy, Charles R. Sullivan and Victor F. Petrenko. “Using dielectric losses to De-ice power transmission lines with 100 kz high-voltage excitation ". Industry Applications Conference, 2001. Thirty-Sixth IAS Annual Meeting
【8】Robert W. Whitworth and Victor F. Petrenko, "Physics of Ice", Oxford Univ Press, 1999.
浅谈输电线路冰害事故及原因 【摘要】近年来，由于输电线路上覆冰引起的线路断线频繁发生，对电力系统的安全运行以及经济损失造成了巨大的影响。本文主要从输电线路发生覆冰的原因以及影响覆冰的不同因素等角度出发，提出了些许防止冰害事故的技术措施。 【关键词】输电线路；事故；覆冰；防治 1.引言 据统计，2003年电网有500kV的输电线路是因覆冰导致的线路跳闸有12次，因覆冰产生的事故有7次，其主要发生在我国的西北、华东、东北地区。2005年全网220kV及以上的输电线路因覆冰舞动而引起的跳闸有98起。覆冰事故引起的输电线路故障已经严重影响到了电力系统的安全运行，电网供电的可靠性也被冰害事故严重威胁着 2.冰害事故的主要类型以及原因分析 2008年我省由于受到雨雪冰冻灾害使得110kV输电线路有83处倒杆，18处倒塔。60处杆塔偏斜受到损坏，49处杆塔横担的部件弯曲折断，421处地、导线发生断线；35kV电路中受损的线路长度约为273千米；10kV线路中16935处杆塔受损，受损的线路长度约3615千米，0.4kV受损的台区约2551个，损坏的配变台区约680台，8992处电杆基受损，线路受损的总长度约2300千米。 2.1冰害事故的成因分析 通过长期对覆冰的分析和观测，我国输电线路的覆冰事故发生原因可以归纳成以下几点： ①对输电线路的覆冰规律在认识方面不足，设计线路时，线路选择的路径不合理，缺乏抗冰害经验，使得冰害的事故时常发生； ②有些设计的输电线路抗冰厚度比实际的覆冰值要低，当遭遇严重的覆冰时，就会发生覆冰事故； ③某些输电线路在重冰区，虽然具有一定抗冰的能力，但因为气候十分恶劣，某些环节依然较薄弱，当遇到恶劣的气候条件，输电线路的电气和机械性能降低，导致覆冰事故。 2.2冰害事故的类型 输电线路形成覆冰通常是在初春或严冬的季节，当气温下降到-5摄氏度到0摄氏度，且风速在3到15米每秒时，若遇到了雨夹雪或大雾，首先在输电线的路上将会形成雨淞，这个时候若是天气突然变冷，出现了雨雪天气时，雪和冻雨就在粘结强度比较高的雨淞上面开始迅速地增长，最后形成了较为厚的冰层。2008年我省的轻冰区主要多为110kV的线路，据统计，该区110kV输电线按照5毫米冰区所设计的，但实际的覆冰厚度约达60毫米左右，局部地区覆冰80毫米以上。巡视110kV线路的跳闸故障时，测得地、导线覆冰的直径约200毫米左右，通过观察拉线覆冰的情况，覆冰的结构以雾凇夹雪为主，相对的密度是0.4到0.6覆冰的厚度折算为40到60毫米。之后通过对其的运行与观察，发现该区110kV每年都会发生覆冰，其厚度为50毫米左右。但是该区最大的设计覆冰厚度约20毫米，因此输电线路覆冰所导致的事故主要有以下几种： 2.2.1覆冰导线舞动事故 导致输电线路跳闸以及停电，甚至发生断线倒塔等严重的事故。舞动时有可能会导致相间闪络，对导线、地线以及金具等一些部件造成损坏。 2.2.2绝缘子冰闪事故 当冰中所参杂的污秽等一些导电的杂质更容易导致冰闪事故的发生，而且覆冰还会改变绝缘子电场的分布，就是能够将覆冰可看作为是一种比较特殊的参杂物。
输电线路防冰除冰技术综述 一、除冰技术 目前国内外除冰方法有30余种，大致可分为热力除冰法、机械除冰法、被动除冰法和其他除冰法四类。 热力除冰方法利用附加热源或导线自身发热，使冰雪在导线上无法积覆，或是使已经积覆的冰雪熔化。目前应用较多的是低居里铁磁材料，这种材料在温度
使导线上的覆冰融化。 根据短路电流大小来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有两种方法：即发电机零起升压和全电压冲击合闸。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、无功备用不足时有可能造成系统稳定破坏事故。短路融冰时需将包括融冰线路在内的所有融冰回路中架空输电线停下来，对于大截面、双分裂导线因无法选取融冰电源而难以做到，对500 kV线路而言则几乎不可能。 （2）工程应用中针对输电线路最方便、有效、适用的除冰方法有增大线路传输负荷电流。相同气候条件下，重负载线路覆冰较轻或不覆冰，轻载线路覆冰较重，而避雷线与架空地线相对于导线覆冰更多，这一现象与导线通过电流时的焦耳效应有关，当负荷电流足够大时，导线自身的温度超过冰点，则落在导体表明的雨雪就不会结冰。 为防止导线覆冰，对220 kV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；110 kV及以下变电所间的联络线，可通过调度让其带负荷运行，并达临界电流以上；其它类型的重要轻载线路，可采用在线路末端变电所母线上装设足够容量的并联电容器或电抗器以增大无功电流的办法，达到导线不覆冰的目的。 提升负荷电流防止覆冰优点为无需中断供电提高电网可靠性，避免非典型运行方式，简便易行；不足为避雷线和架空地线上的覆冰无法预防。 （3）AREVA输配电2005年在加拿大魁北克省的国有电力公司Hydro—Quebec建设世界首个以高压直流(HVDC)技术为基础的防覆冰电力质量系统。这个系统将覆盖约600km输电线，预计能于2006年秋天投入运行。
输电线路的覆冰与主要危害 [摘要]输电线路覆冰严重威胁了电力系统的运行安全，在总结输电线路典型覆冰事故的基础上，对输电线路覆冰事故原因及危害进行了总结分析。 【关键词】输电线路;覆冰;危害 输电线路覆冰的微气象条件是指某一个大区域内的局部地段，由于地形、位置、坡向、温度和湿度等出现特殊变化，造成局部区域形成有别于大区域的更为严重的覆冰条件。这种微气象条件覆冰具有范围小、隐蔽性强等特点，使得输电线路设计、运行维护人员难以采取防冰抗冰措施。 一、线路覆冰的分类和成因 1.气象条件影响导线覆冰的气象因素主要有4种：空气温度、风速风向、空气中或云中过冷却水滴的直径、空气中液态水的含量。随着空气温度的升高，雾粒直径变大，相应液态水的含量增加。当气温在—5—0℃之间，空气或云中过冷却水滴的直径在10—40?m之间，风速较大时形成雨淞；当气温在—16——10℃之间，过冷却水滴的直径在1—20?m之间，风速较小时形成雾淞；混合成的形成介于雨淞和雾淞之间，此时的温度在—9——3℃之间，过冷却水滴的直径在5—35?m之间：严格地说，雨淞—混合淞之间及混合淞-雾淞之间没有严格界限、如气温太低，则过冷却水滴都变成雪花，导线也行不成覆冰了。 2.季节的影响导线覆冰主要发生在前1年的11月到次年的3月之间，尤其是入冬和倒春寒时覆冰发生的概率较高。 3.地形及地理条件的影响东西走向山脉的迎风坡比背风坡严重，山体部位的分水岭、风口处线路覆冰比其他地形严重，线路紧靠江湖水体比线路附近无水源时覆冰严重。总之，受风条件较好的突出地形和空气水分较充足的地区，覆冰程度比较严重。 4.海拔高度的影响就同一地区来讲，一般海拔高度越高，越易覆冰，覆冰也越厚巳多为雾淞，海拔高度较低处多为雨淞和混合淞。 5.线路走向的影响导线的覆冰程度与线路的走向有关，东西走向的导线覆冰普遍比南北走向的导线覆冰严重。冬季覆冰天气大多为北风和西北风．线路南北走向时，风向与导线的轴向基本平行，单位时间内与单位面积内输送到导线上的水滴及雾粒较东西走向的导线少得多；线路东西走向时，风与导线约成90°的夹角，使得导线覆冰最为严重。在严重覆冰地段选择线路走廊时，如条件许可，应尽量避免线路成东西走向。 6.导线悬挂点的影响导线悬挂点越高覆冰越严重，因为空气中的液态水含量随高度的增加而增高，风速越大，液态水含量越高，单位时间内向导线吹送的水滴越多，覆冰越严重。 7.导线本身的影响导线覆冰往往总是在迎风面上先出现扇形或新月牙形积冰，产生偏心荷重，对导线施加扭矩，迫使导线扭转，对未覆冰或覆冰较少的表面对准风向，继续覆冰。导线的刚度越小，扭转越大，覆冰速度越快。 8.电场和负荷电流的影响导线的电场会使其周围的水滴粒子产生电离，并对其有吸引力，因此电场的吸引力会使更多的水滴移向导体表面，增加导线的覆冰量。 9.负荷电流影响导线表面温度当电流较小时，导线产生的焦耳热不能使导
英文翻译 2008 届电气工程及其自动化专业班级 姓名学号 指导教师职称 二ОО年月日
在冬季，暴风雪是一个导致高功率传输线路中断以及花费数以百万计美元用以线路维修的大麻烦。用约8 - 200千赫的高频率震动法融化冰已经被提出来了(文献1-2)。这种方法需要两个相结合的机械驱动。在这种高频率下，冰是一种有耗介质，直接吸收热量加热冰。另外，电线的集肤效应导致电流只有在薄冰层才导通，由此造成电阻损耗，产生热量。 在这篇文章中，我们在长达1，000公里长的线路上描述该系统设计的实施方法。我们还利用一个适用于33-KV，100-千赫动力的标准系统测试报告了单位长度冻线的损耗的除冰模拟实验。 整个系统见图1。它可以以两种不同的方式部署。由于电线有慢性结冰的问题，或者那些有可能结冰和高可靠性需求的地方，这个系统可以永久的安装连接到部分线路的两端，用以设限控制励磁区域。另外，它也可以安装在汽车上，用以紧急“营救”结冰线路。三辆卡车可以携带一组电源和两套设备。 高频高压下输电线路的除冰系统图 冰介质加热原理 由于冰被视为是有损介质材料，等效电路进行了短暂的一段输电线路涂冰如图2。该组件值赖斯和西塞可以通过文献3给的冰的导电特性模型计算出来。在频率低至12赫兹，介电损耗成为产生热量的主要途径。
随着频率的增加，电压会产生大的压降。虽然较低频率是可行的，但通常采用20-150kHz范围的频率，以避免管制频率（下一章节会详细介绍）。 冰冻输电线路的等效电路图 实现均匀加热 高频下的励磁传输线路会产生驻波，除非在线路远端有相匹配的阻抗来终止。由于驻波，冰介质损耗或者集肤效应单独生热，导致加热不均。一种可能的办法是终止线路的运行，而不是驻波的问题。然而，运动波产生的能量流通常比冰上损耗要大。这种能量需要电源的一端来处理，另一端来吸收并终止。因此，电源的功率容量需要增加到远远超过所需的。终止端必须有能力驱散或者是回收这些损耗功率。因此，如果不循环利用的话，无论是在设备的成本，还是终端损耗，这都是一个昂贵的解决方案。 一个更好的解决方案是使用适用于两个热效应原理的驻波以达到相 辅相成的效果。在驻波模式中，冰介质加热时发生最强烈是在电压波腹，而集肤效应生热最为强烈是在电流波腹。因此，两者是相辅相成的。而且，如果幅度在适当的比例内，总热量就可以在线路上均匀分布了。
高压电线覆冰厚度测量方法 摘要针对2008年初我国南方地区输电线路大面积遭受的覆冰灾害天气，在介绍常规冰厚检测方法的基础上，提出一种基于行波传输时差的冰厚测量方法。理论推导了有关的冰厚计算公式，采用GPS行波定位系统精确记录行波传输时间，表明该方法具有较高的精确度。 关键词高压电线；行波传输时差；GPS行波定位；冰厚测量；方法 2008年1月中旬以来，我国华中、华东、南方等区域遭遇了罕见的持续低温、雨雪和冰冻极端天气，电力基础设施遭到大面积的严重破坏，部分地区电力设施受灾损坏极其严重[1]。电网覆冰严重，造成电线断裂、电杆倒塌、大面积停电等冰灾事故，严重威胁电网的安全稳定运行[2]。 目前，对于输电线路覆冰情况的检测主要通过人工巡视来完成。由于输电线路覆冰受局部微地形气候条件影响大，而有些线路架设在人烟稀少、交通不便的地区，极大地增加了巡视人员的劳动强度。现有的覆冰在线监测技术稳定性有待提高，机械传动部件容易冻结，监测参数不全，尤其在恶劣气候条件下可能发生摄像镜头冰雪遮蔽和冻结的问题，降低了监测结果的时效性和准确性[3]。 笔者提出采用基于行波传输时差的测量方法，可以精确地测量出行波到达线路两端的时间，通过时间差可以计算输电导线在正常运行以及覆冰期间的实际长度，利用长度与冰厚的关系可以计算出冰灾时期导线的覆冰厚度。 1线路长度与冰厚的关系 影响输电线路负荷的主要因素有线路自重、冰重以及风吹产生的压力。当导线覆冰时，随着覆冰厚度的增加，导线的弧垂会增大，线路长度也会伸长，可以通过建立线路长度与冰厚的关系来计算导线覆冰厚度。 1.1比载计算 作用在导线上荷载都是不均匀的，为了便于计算，将单位长度输电线路上的荷载折算到单位面积上的数值定义为线路的比载，用r表示，单位为N/m·mm2。实际情况中，根据各因素的影响不同，可分为垂直比载和水平比载，垂直比载包括自重比载和冰重比载，水平比载即风压比载。 1.1.1自重比载。自重比载是由导线自身重量引起的比载，可认为其大小不受气象条件变化的影响。其计算公式如下: 1.2导线长度计算
高压输电线路除冰技术 摘要：近些年来我国高压输电线路受冰灾的次数高达数千次，由于高压输电线路物布置地理位置，很容易受天气气候的影响，尤其是在大风天气下，高压输电线路由于覆冰的影响会引发电线的舞动，从而造成断线，杆塔倒塌等恶劣事故的发生，所以高压输电线路除冰成为了每个电力工作人员工作的一大重点。 关键词：高压输电线路除冰技术要点 0 前言 高压输电线路的防除覆冰成为电力工作者工作的一个重点，应该加强对高压输电线路覆冰的研究工作。电力工作者应该提高对高压输电线路除冰工作的重视，深刻理解高压输电线路覆冰的危害，掌握高压输电线路除冰的基本技术，做好高压输电线路的除冰工作，在实践的基础上总结高压输电线路除冰经验，对高压输电线路除冰技术进行合理的展望，完成对高压输电线路的保护，用技术的手段确保高压输电线路的问题，进而提升供电的稳定。电力从产生到应用一般要经历高压输电线路的输送，随着经济和社会的发展，各界对电力需求越来越高，电力生产能力也相应提高，高压输电线路的长度正在逐步增加，以完成电力和各界的需求。高压输电线路布设于田野、山脉和水系，容易受到天气因素的影响，据不完全统计，进50 年我国高压输电线路遭受冰灾的次数高达1000 次，高压输电线路覆冰会引发电线的舞动，在风力较大的情况下会导致断线和杆塔倒塌，成为影响我国北方高压输电网络安全的重要因素。 1.高压输电线路机械除冰法 使用机械外力迫使高压输电线路导线上的覆冰脱落，分为的方法。“ad hoc”法、滑轮铲刮法、电磁力除冰法和机器人除冰法。 1.1“ad hoc”法 “ad hoc”法，被告称之为外力敲打法，就是由工作人员在现场利用工具敲击输电线路，以此来达到除冰的目地，这个方法简便易行，但只能用于以10KV为主的近距离线路除冰，效率低，工作量大，只能在紧急情况下使用，应用范围极小。 1.2滑轮铲刮法 它是由在地面上的工作人员通过控制输电线路上的滑轮移动，利用力的作用，使导线弯曲，然后使覆冰破裂，这个方法效率高、操作简便、能耗小，并且价格低廉，是目前输电线路穝有效的除冰方法之一，但是此种方法受地形限制，安全性能还不太完善。 1.3电磁力除冰法
浅析输电线路覆冰舞动及防治 发表时间：2016-03-10T15:41:49.440Z 来源：《电力设备》2015年8期供稿作者：袁洪凯 [导读] 国网山东省电力公司滨州供电公司在实际操作中更应该从覆冰导线的舞动预防开始，做好地域数据分析、做好前期防舞动装置，这样才能从根本上最便捷的避免舞动的产生。 （国网山东省电力公司滨州供电公司山东滨州 256600） 摘要：本文就覆冰导线产生舞动的原因以及防止输电导线产生舞动的措施两个方面进行探讨，但是探讨的结果发现，输电导线不仅仅是关系着电力系统的运行，更关系到整个民生，因此对于输电导线中存在的严重问题就必须解决。在实际操作中更应该从覆冰导线的舞动预防开始，做好地域数据分析、做好前期防舞动装置，这样才能从根本上最便捷的避免舞动的产生。 关键词：输电线路；覆冰舞动；防治 一、破坏输电导线运行的主要因素 我国经济社会飞速的发展，国家对于经济发展的主力部门——电力部门充分重视，根据国家的相关规定，我们必须不断完善电网的网架结构。由于电力的发展主要依靠于输电导线对电力的输送，输电导线对电力的输送直接影响了人们的生活与工作，而破坏输电导线运行的主要因素之一就是导线的覆冰，其中又有三种情况的覆冰导线来破坏导线的运输工作，①本文将要探讨的覆冰导线舞动而导致的破坏； ②覆冰过多而大量脱落产生的晃动和弹跳；③覆冰过重产生破坏。 二、覆冰导线舞动原因探析 由于我国疆域辽阔，南北、东西地形、气候等条件差异大，因此产生覆冰的原因不同，覆冰导线舞动产生的原因也有所不同。就目前而言，人们所认同的覆冰导线舞动的起因分析主要为形成覆冰、线路的结构参数与风激励的原因。 2.1覆冰的原因 覆冰厚度一般为2.5～48mm，覆冰导线的形成主要分为三类，其一是雨凇，其二是雾凇，其三是霜凇。 ①雨凇。根据相关的数据分析和研究发现，覆冰导线舞动中导线上覆冰的产生原因主要是雨凇。在风速很大且气温在零度上下时，尤其在低海拔地区的冻雨时节雨凇产生的情况较大。雨凇产生的这种自然条件是冰体在粘性最强的情况，不容易小部分脱落，会呈块状的黏附在导线上，容易在有风的情况下产生舞动，对导线的安全性造成威胁。 ②雾凇。雾凇主要形成于山区，其形成条件主要是气温相对较低且风速也相对较小的情况下。由于气温较低因此低空云的水汽温度也很低，在水汽遇到同样处于低温的输电导线时，凝结成冰附着于导线上。或者是由于山间昼夜温差大，清晨产生的雾气遇冷在输电导线上凝结成冰，因此雾凇所形成的冰体密度相对较小，主要是通过不断凝结的过程来形成覆冰，雾凇作为一种覆冰导线，其舞动时产生的破坏性最小。 ③霜凇。霜凇的产生条件与雨凇的产生条件相似，都为零度左右且风速较大的情况下，霜凇作为不断累积的冰体之一，其密度大大的高于雨凇与雾凇所产生的冰体。因此只要在有湿云的情况下，就容易产生雾凇，雾凇通过其晶体的不断累积不断的增加质量。 2.2线路的结构参数 除了覆冰的原因外还有线路的结构参数来影响覆冰导线的舞动，而线路的结构参数还包括了分裂导线、张力、弧度与垂直度等参数。线路的结构参数对覆冰导线舞动的影响主要是通过大量的数据以及相关工作人员日积月累的工作经验得出的。 ①分裂导线。在线路的结构参数中，分裂导线产生舞动的因素最大，由于分裂导线是由不同的子导线构成的，而各个子导线的扭转刚度比单独存在的单导线又大很多。因此在同等结冰的情况下，单导线因为扭转刚度比较低，因此容易发生扭转，这样冰体在上面不容易大面积的附着。而分裂导线中的各个子导线由于刚度较强且扭转度不强，就会使得冰体增大，发生舞动。 ②弧度。不同弧度的导线也会产生不同幅度的舞动，一般的输电导线都具有一定的弧度，这个弧度范围是国家规定的标准，因此在这样一定的弧度范围内可以保证输电导线能够有效的进行输电且不受到影响。如果导线的弧度小于标准弧度，那么就会造成导线过于紧绷，虽然这样的导线不易发生舞动，但是热胀冷缩容易让导线很容易的受到损坏。如果导线弧度大于标准弧度，那么导线在覆冰的情况下舞动更大。 三、防舞动措施 就目前的舞动现象分析而言，我国的电网管理者和工作根据已有的经验和得到的数据在防舞动方面有了一定的成就。防舞动措施主要根据各地的气候、地形等自然条件来采取避舞——避免产生舞动、抗舞——对抗会产生的舞动进行改进以及抑舞——抑制舞动的产生。 3.1避舞 避免舞动的产生就是企业的规避措施，对于电力企业来说，其防治出现经济和安全损失的措施之一就是避免覆冰输电导线出现舞动。既然要避免就要对于该地所处的自然条件和社会条件两个方面出发，对于自然条件来说，应当了解当地的气候、地貌和地形，从而选择适合当地的导线；对于社会条件来说，应当对当地的工作人员进行经验传授和防舞动措施的讲解，从而保证在舞动发生时有对应的措施来解决。 3.2抗舞 由于避舞是对自然条件和社会条件的一种预估，对其无法进行改变，因此就出现了抗舞这一措施。抗舞就是在无法更改的地形、气候条件下，通过更改输电导线的原料、材质以及其他方面来保证输电的安全运行。抗舞主要是通过检测该地地形之后，选择更适宜该地的材质，选择高强度的机械来防止出现覆冰导线舞动的情况。 3.3抑舞 抑舞即通过相应的装置和器械来抑制舞动的产生，同之前的避舞措施来对有可能产生舞动的区域进行具体勘测，然后安装防舞动装置。 ①改变导线系统的结构。通过改变导线的系统结构可以防治舞动的产生，其主要原因是通过在系统结构中加入防舞动装置，其中防舞
2008年3月第9卷第3期 电 力 设 备 Electric al Equi p ment Mar 2008 Vo.l9No.3输电线路冬季防冰害运行管理 李荣宇 (贵州电网公司,贵州省贵阳市550005) 摘 要:2008年初,我国南方省份输电线路遭受了罕见的因冰害引发的倒塔、停电事故,因此做好输电线路冬季防冰害运行管理工作十分必要。文章指出在输电线路冬季防冰害运行管理工作中除了要做好线路重冰区的划分及修订工作外,还应在夏、秋季作好相应的防冰害准备工作,同时要加强输电线路冬季的运行与监测。作者还总结了各种输电线路冰害处置方法,以供读者参考。 关键词:电网;输电线路;冬季;防冰害;除冰;运行管理 中图分类号:TM726 0 引言 2008年1月初至2月中旬,贵州遭受了有气象历史记录以来最严重的长时间、大范围十分罕见的凝冻灾害。截至2月8日,贵州电网500kV线路共倒塔233基,220kV线路共倒塔293基,110kV线路共倒杆、倒塔258基,电网遭受了严重创伤。在此次灾害中,贵州全省有52个县市停电,部分县市停电时间甚至长达16天。 冰害是冬季输电线路运行的典型事故诱因,主导了冬季运行工作重心,因此做好输电线路冬季防冰害运行管理工作十分必要。此次特大冰灾警示了线路运行管理单位必须做好防冰害基础管理工作,只有这样,才能在出现冰害等紧急情况时做到运行监测重点突出、处置方案操作强、备品备件类型适宜,以便尽快恢复供电。 目前,冰害引发的输电线路机械和电气故障主要有以下6种: 杆塔变形、倾倒;导线或地线断线; !地线或导线掉线、坠地;?绝缘子串冰闪;#导线对地、对跨越物、风偏建筑(树、崖)限距不足而放电;?不均匀脱冰时相间短路。 输电线路冬季防冰害运行管理,首先是划分及修订线路重冰区,并做好技术分析与建档管理以便有针对性地开展防冰、防雪技术改造(如将普通地线更换为铝包钢绞线、铁塔补强、线路改道等);其次是在夏秋季做好冬季防冰害准备工作;最后是在冬季做好运行与监测工作,并及时处置冰害故障。 1 重冰区的划分、修订与分析管理 设计规程规定,覆冰设计值在20mm及以上的线路区段属于重冰区。 (1)重冰区的划分及修订。每年例行修订重冰区的区段划分时,应将新投运线路、更改工程区段纳入修订范围,除依据覆冰设计厚度外,重点应结合历史运行经验特别是上年运行情况来进行综合判断,实际地形地貌对重冰区的划分具有重要参加价值,必须注意河谷垭口、峡谷垭口、暖湿气流通道、冬季迎风面等小地形。 (2)重冰区建档管理。对重冰区内线路区段单独建档管理,主要包括杆塔塔型、区段内的垂直档距、水平档距、所用金具串组合、运行记录、检修记录、覆冰观测记录、施工运行交通图、群众覆冰观测员名录及联系方式、线路覆冰厚度危险等级评估。 (3)通过计算作好技术分析。线路覆冰厚度危险等级评估对象为重冰区区段和区段内每基杆塔,分析判断其危险程度时要分别填写线路覆冰危险等级表和杆塔覆冰危险等级表。重冰区以1个耐张段为基本设计单元,实际运行中常在大垂直档距、大转角、大高差、大档距差的杆塔与导地线上出现问题。通过计算绘制出重冰区区段中的大转角线路(转角大于60%)、大高差( h/l>15%)线路在覆冰厚度在20~ 60mm区间变化时的荷载、不平衡张力的曲线,并以此校核杆塔在多大覆冰厚度情况下达到失稳倒塌极限值。以极限值由低到高排序,将杆塔划分为特高危、高危、危险、一般等杆塔。根据线路电压等级系数、负荷重要系数、负荷率系数、覆冰危险度、互供系数计算出综合危险系数,依据得分的多少划分为特高危、高危、危险重冰区等区段。将特高危区段作为冬季大雪、低温凝冻天气的观测重点;将特高危杆塔塔型,特高危区段导线、地线作为抢修备品备件的准备重点。 2 电力系统防冰害原则性要求 电力系统防冰害原则性要求是: (1)设计时尽量避开可能引起导线、地线严重覆
基于粒子群算法优化支持向量机的输电线 路覆冰预测 尹子任，苏小林 （山西大学工程学院，太原 030013） Icing Thickness Forecasting of Transmission Line Based on Particle Swarm Algorithm to Optimize Support Vector Machine YING Zi-ren,SU Xiao-lin (Engineering College of Shanxi University,Taiyuan 030013.China) puts data (SVM),using the training model to forecast the line thickness KEY 摘要： 关键词： 1引言 输电线路覆冰常会引起线路断线、舞动、绝缘子冰闪等事故，严重影响了输电线路的可靠性。输电线路覆冰受天气影响因素比较大，比如温度、湿度、风速，以这些因素为输入量对线路覆冰进行预测，为防冰提供可靠依据。 目前在线路覆冰预测中常用的有图像法[1]，数学关系模型[2]和基于神经网络的智能算法[3][4]。其中图像法的误差较大，观测 同时利用 可 性，对未来样本具有较强的学习泛化能力。而且支持向量机引入了特征空间和核函数的概念，把非线性问题映射到高维空间当作线性问题解决，同时解决了“维数灾难”问题。在新的高维线性空间中求取最优线性分类面来分离训练样本，将寻找最优线性回归超平面的算法归结为求解一个凸约束条件下的一个凸规划问题，求取全局最优解。 支持向量机回归[6]问题可以描述为：学习机在给定的样本中训练输入量和输出量之间的函数关系，能精确的预测未来值。一 DOI：10.13357/https://www.doczj.com/doc/3f6729508.html,ki.jep.000004 网络出版时间：2014-01-28 15:10 网络出版地址：https://www.doczj.com/doc/3f6729508.html,/kcms/doi/10.13357/https://www.doczj.com/doc/3f6729508.html,ki.jep.000004.html
常见输电线路覆冰类型及防控措施分析 【摘要】本文就覆冰形成的原因及类型作简要介绍，并对其危害进行深入剖析，在此基础上将应对输电线路覆冰的技术措施进行了分析，供专业人员参考。 【关键词】输电线路覆冰抗冰措施 前言 在现代化社会高速发展的今天，随着电力需求的不断上升和增加，输电线路中的故障问题也越来越复杂，越来越明显。就一般情况而言，在工程项目中需要针对各种常见问题和隐患进行全面的分析和总结，使得这些现象能够得到及时有效的预防和处理，进而为社会发展做出应有的贡献。由于天气的影响而造成输电线路冰闪跳闸现象、导线舞动和线路中断的事故不断涌现，不但造成了严重的输电设备损坏，更是影响了区域经济的正常发展。因此在目前的输电线路管理工作中，做好冰害事故管理和预防已成为一项不容忽视的工作流程，是提高电网抗击自然灾害能力中不可忽视的一环。 一、覆冰的形成 覆冰是一种物理现象，是由多种气象因素综合决定的，其中包括气温、湿度、空气流速以及大气环流等。当气温在冰点以下时，雪或雨等水性物质与输电线表面接触产生冻结并层层裹覆，此时覆冰现象就产生了。 1、五种覆冰类型 白霜——当气温处于冰点以下且湿度较高时，空气中的水分与低温物体接触，粘着在其表面即形成白霜。一般来说白霜不会对输电线路的安全构成威胁，这主要是因为这种覆冰与输电线的粘连强度不高，低幅度的振动就可使其脱离线路表面。 湿雪——当空气湿度较低时雪花不容易与输电线表面粘着，但如果空气湿度较高，雪花飘落过程中聚结了未形成晶体的水分，就很容易附着在输电线表面，层层包裹形成积雪。即使出现积雪也不一定会出现覆雪危情，因为此种覆冰受风力强度影响较大，强风很容易就把积覆的雪吹散了。常发生覆雪危情的地方，往往是海拔不高风强较低的区域。 雨凇——当气温在零度以下风力较强时，在海拔相对较低的区域，覆冰常常呈现高密度、强附着力、高透光性等特点，一般在冻雨期较常见但持续时间较短。随着时间的推移此种覆冰会向另一种覆冰类型( 混合凇) 发展，所以输电线覆冰为单一雨凇的情况较为罕见。 软雾凇——在高海拔山区气温极低的条件下，环境湿度较大，如果风力不强则会形成此种覆冰。其特征恰好与雨凇相反，呈现低密度、弱附着力、低透光性
架空输电线路覆冰危害及防冰除冰的措施 摘要：架空输电线路覆冰是一种广泛分布的自然现象。导线结冰问题已成为世 界各国的共同关注和有待解决的问题。冰灾会影响维护的安全，造成大面积的冰 闪跳闸和倒塔,造成严重的经济损失,影响交通运输和人民的生活安全。 关键词：架空输电线路;履冰;防冰除冰 前言 为了适应中国经济的发展，国内传输电压与负荷在不断提高，地区的架空输电线路越来 越密集，范围也越来越大，因此跨越的区域和环境比较复杂。而一旦遇到低温、冰雪等恶劣 天气，架空线路就会造成覆冰问题的出现，这对稳定国家电力输送带来了巨大的威胁，一旦 出现状况就会对社会经济造成不可弥补的损失。 1架空线路覆冰的成因与对电网的影响 1.1架空线路覆冰的成因 架空导线覆冰的形成原因是由多种条件决定的，主要有气象条件、地理条件、海拔高度、导线悬挂高度、导线直径、风向和风速、电场强度等。气象条件对架空线路覆冰的影响主要 是由线路经过地的环境温度、空气湿度以及风向风速等因素综合造成的。架空线路覆冰问题 并非偶然事件，在我国很多地方每年冬天都会发生架空线路覆冰问题。但是不同地区、地形 上架空线路覆冰的类型不太相同，具体来说可分为雨凇、雾凇、混合凇、湿雪4种。 1.2覆冰对电网的影响 架空线路覆冰对电网的影响主要有过负载、绝缘子冰闪、覆冰的导线舞动、脱冰闪络等。过载会导致架空线路出现机械和电气方面的故障，即会出现倒塔、金具的损坏和由弧垂增大 而导致的闪络烧线等。当绝缘子上覆冰时，可以看作绝缘子上出现了污秽而改变了绝缘子上 的电场分布，特别是冰中往往会含有污秽，这就更易造成冰闪。在风力的作用下，架空线路 上的覆冰是不对称的，这就造成线路极易发生舞动，且舞动幅度较大、持续时间长。对线路 轻则引起相间闪络、线路跳闸，重则引起断线或倒塔。 2防冰与除冰技术 2.1常见的防冰技术 路径选择:应充分考虑规划路径沿线微气象、微地形因素和运行经验，尽量避开微地形、 微气象区域。实在无法避开的，应根据规程规定的重现期确定设计冰厚与验算冰厚，对重冰 区及中重冰区过渡区段进行差异化设计，适当缩小档距，降低杆塔高度，提高线路抗冰能力。 覆冰观测:应合理规划、建设覆冰观测气象站点，气象站址选择应尽量靠近线路具有代表 性的覆冰段，并将积累的覆冰气象数据作为今后线路设计和技改的依据，有条件的地区可配 置微气象或覆冰在线监测装置。 导、地线设计:重覆冰区宜采用少分裂、大截面导线以抑制不均匀覆冰时导线的扭转和舞动，并采用预绞丝护线条保护导线。对于山区线路，设计时应校验导、地线悬挂点应力，悬 挂点的设计安全系数不应小于2.25。中、重冰区还应校验导线间和导、地线间在不均匀覆冰 和脱冰跳跃时的电气间隙。 挂点设计:对于重要交叉跨越直线杆塔，应采用双悬垂绝缘子串结构，且宜采用双独立挂点，无法设置双挂点的杆塔可采用单挂点双联绝缘子串结构。 连接金具选型:与横担连接的第1个金具应转动灵活且受力合理，选型应从强度、材料、 型式3方面综合考虑，其强度应比串内其他金具强度高一个等级，不应采用可锻铸铁制造的 产品； 绝缘子串设计:易覆冰地区或曾发生过冰害跳闸的线路故障点附近区域的新建或改建线路，应采用加强绝缘设计，增加绝缘子片数、采取V型串、大小伞间插布置方式或防冰闪复合绝 缘子等防冰闪措施。 重冰、重污叠加区域绝缘子选型:重冰区与重污区叠加区域线路外绝缘配置宜采用复合化 瓷质或玻璃绝缘子，并遵循微气象区域加强外绝缘抗冰设计原则。复合化的瓷质或玻璃绝缘 子兼有盘型绝缘子和复合绝缘子的优点，运用在重冰和重污叠加区域的线路上，不仅能有效
附件5： 智能监测装置技术规范之五 等值覆冰厚度智能监测装置技术规范 国家电网公司生技部 中国电力科学研究院 2010 年9月
目次 1范围 (3) 2规范性引用文件 (3) 3术语和定义 (4) 4装置组成 (4) 5装置功能 (4) 6技术要求 (5) 7检验方法 (8) 8检验规则 (13) 9安装、调试与验收 (14) 附录A（规范性附录）覆冰智能监测装置数据输出接口 (16)
架空输电线路等值覆冰厚度智能监测装置技术规范 1范围 本标准规定了架空输电线路等值覆冰厚度智能监测装置的组成、技术要求、试验方法、检验规则等。 本标准适用于交流66kV～1000kV、直流±500kV～±800kV架空输电线路。 2规范性引用文件 下列文件中的条款通过本导则的引用而成为本导则的条款。凡是注明日期的引用文件，其随后所有的修改单（不包括勘误的内容）或修订版均不适用于本导则，然而，鼓励根据本导则达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注明日期的引用文件，其最新版本适用于本导则。 GB191 包装储运图示标志 GBJ233 110~500kV架空送电线路施工及验收规范 GB1179 铝绞线及钢芯铝绞线 GB2314 电力金具通用技术条件 GB/T2317.2 电力金具电晕和无线电干扰试验 GB/T2317.3 电力金具热循环试验方法 GB/T2338 架空电力线路间隔棒技术条件和试验方法 GB/T2423.1－2008 电工电子产品环境试验第2部分:试验方法试验A：低温 GB/T2423.2－2008 电工电子产品环境试验第2部分:试验方法试验A：高温 GB/T 2423.4－2008电工电子产品基本环境试验规程试验Ｄb:交变湿热试验方法GB/T 2423.10－2008 电工电子产品环境试验第二部分：试验方法试验Fc和导则：振动（正弦） GB2887 电子计算站场地通用规范 GB4208 外壳防护等级（IP代码） GB 4798.4－2007 电工电子产品应用环境条件无气候防护场所使用 GB/T6587.6 电子测量仪器运输试验 GB/T6593 电子测量仪器质量检验规则 GB9361 计算站场地安全要求 GB/T11463 电子测量仪器可靠性试验 GB/T13926 工业过程测量和控制系统的电磁兼容性 GB/T14436 工业产品保证文件总则 GB12632 单晶硅太阳电池总规范 GB/T16927.1-1997 高电压试验技术第一部分：一般试验要求 GB/T17626.2－2006 试验和测量技术静电放电抗扰度试验 GB/T17626.3－2006 试验和测量技术射频电磁场辐射抗扰度试验 GB/T17626.8－2006 试验和测量技术工频磁场抗扰度试验 GB/T17626.9－1998 试验和测量技术脉冲磁场抗扰度试验 DL/T741－2001 架空送电线路运行规程 DL/T5092 110~500kV架空送电线路设计技术规程 JJG455－2000工作测力仪 JJG2057－90平面角计量器具检定系统 QX/T1－2000 Ⅱ型自动气象站 Q/GDW245-2008 架空输电线路在线监测系统通用技术条件
输电线路覆冰在线检测 覆冰引起的输电线路导线舞动、杆塔倾斜倒塌、断线及绝缘子闪络等生产事故，严重影响了电网的正常运行。目前，检测线路覆冰的方法主要有人工巡视检测、观冰站等，这些方法存在着人工巡视劳动强度大、时间长，检测结果准确度不高等问题。因此探讨更为完善的检测技术对输电线路的运行及提高整个电力系统的安全可靠性具有重要的实际意义和指导作用。 1 相关标准 （1）Q/GDW 554-2010 《输电线路等值覆冰厚度监测装置技术规范》 （2）Q/GDW182-2008《中重冰区架空输电线路设计技术》 （3）DL/T 5440-2009 《重冰区架空输电线路设计技术规程》 2 覆冰在线检测技术 导线上的覆冰一般可分为4类：雨淞、混合淞、雾淞和积雪，其中雨淞和混合淞对导线的危害最为严重。输电线路设计时，以雨凇为基准折算拟定覆冰允许厚度。线路覆冰检测最基本的是对覆冰厚度的检测，然后和设计值比较。除了检测实际运行输电线路的覆冰厚度外，也常通过模拟导线法进行检测。 输电线路覆冰在线监测技术是通过在易覆冰区域的铁塔上安装覆冰自动检测站，运用在线检测的传感器、装置电源、通讯网络等关键技术，随时掌握线路的覆冰情况，并可实现预、报警，达到降低电网覆冰事故损失的目的。在线检测系统既减轻了个人劳动强度、降低事故的发生概率，又能及时地了解线路的覆冰情况，故而得到广泛推广运用。 3 输电线路覆冰在线检测方法 在线检测技术的机理是利用传感器（安装位置如图1示）获得导线的重力变化、杆塔绝缘子的倾斜角、导线舞动频率以及线路现场的温度、湿度、风速、风向、雨量等数据信息通过无线通讯网络传往监控中心，然后再通过建立数学模型近似计算出当前的导线等效覆冰厚度，最后经专家分析软件得到结论。 应用于覆冰的在线检测法有很多，从覆冰检测原理及分析方法来说，可分为称重法、导线倾角-弧垂法、图像法。 3.1 称重法 称重法包括冰样称重检测法和荷重增量法，目前荷重增量法的应用较广泛。其工作原理是线路覆冰后，导线上的荷重产生一个增量，这个增量即为覆冰的质量。 先称取一段导线上的覆冰质量（将拉力传感器测量在一个垂直档距内导线的质量）, 折算出单位长度导线上的覆冰质量G （利用风速、风向和倾角传感器计算出风阻系数和绝缘子的倾斜分量,最终得出覆冰质量）,再用设计时所用计算公式(1)算出导线的平均等值覆冰厚度： 图1 拉力传感器现场安装示意图
第一章绪言 1.1引言 2008年1月，郴州市出现了连续近一个月的低温雨雪冰冻天气，遭受了历史罕见的冰雪灾害。国家减灾委员会专家已定性为：“郴州发生的这次冰雪灾害，是世界上一次大面积、极端性气候事件，是江南地区持续时间最长的一次雨雪冰冻过程，影响地区的人口之多是世界罕见的”。这次郴州冰灾造成中心城区正值春节期间停电、停水10多天，个别地方达到20多天，交通、通讯、电视均出现不同程度的中断，成为了一座与外界隔绝的“孤城”。郴州成为我国南方冰雪灾害最严重的地区之一。 特别是电力系统遭受毁灭性重创，冰灾引起了倒塔,现场调查了2008年湖南冰灾期间≥220kV输电线路的受损情况,发现倒塔线路覆冰厚度主要集中在20～60mm,同时微地形和微气象造成覆冰加重和覆冰的不均匀性,档距、塔形等对线路倒塔也存在影响。分析倒杆断线的形式认为覆冰太厚超过设计值、垂直荷载压垮和不平衡张力拉垮是造成线路倒塔。专家解说，高压线高高的钢塔在下雪天时，可以承受2-3倍的重量。但如果下雨凇，可能会承受10-20倍的电线重量。电线结冰，遇冷收缩，风吹引起震荡，就使电线不胜重荷而断裂。 随着我国经济的高速发展，超高压大容量输电线路越建越多，线路走廊穿越的地理环境更加复杂，如经过大面积的水库、湖泊和崇山峻岭，给线路维护带来很多困难．而且在严冬及初春季节，我国云贵高原、川陕一带及两湖地区常出现雾凇和雨凇现象，造成架空输电线路覆冰，使线路舞动、闪络、烧伤，甚至断线倒杆，使电网结构遭到破坏，安全运行受到严重威胁．在紧急情况下，寻道员用带电操作杆或其它类似的绝缘棒只能为很少的一部分覆冰线路除冰，人工除冰有很高的危险性。 在国外，一些国家的地理与气候情况与我国相似，甚至一些国家的情况更加恶劣，为了保证电力系统的可靠性，提高高压输电线除冰的效率，减少损失，维护工人的安全，开发一种可以替代或部分替代工人进行除冰作业的新型设备一直是国内外相关研究的热点．因此，研制安全有效的除冰机械以代替人进行导线除冰具有较好的应用前景和实用意义。
Journal of Electrical Engineering 电气工程, 2018, 6(1), 22-27 Published Online March 2018 in Hans. https://www.doczj.com/doc/3f6729508.html,/journal/jee https://https://www.doczj.com/doc/3f6729508.html,/10.12677/jee.2018.61003 Prediction Method of Ice Thickness for Transmission Lines under Micro-Meteorological Conditions Xuyong Huang1, Yuan Yao2, Liqiang Qi2* 1Power Science Research Institute, Yunnan Power Grid Limited Liability Company, Kunming Yunnan 2College of Environmental Science and Engineering, North China Electric Power University, Baoding Hebei Received: Feb. 16th, 2018; accepted: Mar. 1st, 2018; published: Mar. 8th, 2018 Abstract During the long-time open air operations, transmission lines in the power grid are vulnerable to various natural disasters. In particular, ice covered lines will cause large power outages around the icing area, even the collapse of the local power grid, resulting in huge economic losses. There-fore, the prediction method for icing thickness of transmission line is studied. By acquiring the ic-ing environmental parameters in period I and the initial radius, the mass of coating ice per unit of transmission line is calculated, and then the total ice thickness in the whole line is obtained. Through the verification of real example, it is found that the prediction error of the ice thickness is less than 5%; it can improve the accuracy of ice thickness measurement of the transmission line and a guarantee for the safe operation of transmission lines. Keywords Safe Operation of Circuit, Micro Meteorology, Ice Coating Environmental Parameters, Icing Quality, Icing Thickness 微气象条件下输电线路覆冰厚度 预测方法 黄绪勇1，姚远2，齐立强2* 1云南电网有限责任公司电力科学研究院，云南昆明 2华北电力大学环境科学与工程学院，河北保定 收稿日期：2018年2月16日；录用日期：2018年3月1日；发布日期：2018年3月8日 *通讯作者。