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輸電線路除冰技術(shù)與裝置

文檔作者：李培國高繼法李永軍王鈺文檔來源： 1．中國電力科學研究院 2．大慶石油管理局電力總公司		點擊數(shù)：	更新時間： 2025年07月12日
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上一篇：輸電線路的環(huán)保設計

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輸電線路除冰技術(shù)與裝置
李培國 ，高繼法 ，李永軍 ，王鈺
(1．中國電力科學研究院，北京100085；2．大慶石油管理局電力總公司，黑龍江大慶163453)
摘要：介紹了用于輸電線路除冰的技術(shù)廈相應設備，重點介紹了蔓國在電脈沖睜冰方面的研完情觀廈餓羅斯利用可
控硅整流技術(shù)研制的融冰與無功靜樸雙用逢綜告裝王的情鞏。
關鍵詞：輸電線路；除冰；技術(shù)；裝置
中圍分類號：rFM726
高寒地區(qū)輸電線路冬季因受冰雪危害引起的供電中斷
事故通常都是較嚴重的，其修復工作難度大，周期長，停電影
響面積廣．因此一直是全世界范圍內(nèi)需要解決的難點問題。
各國的研究人員設計出不少方案，用以提前將導線上的積雪、
覆冰去脒，避免弓J起擊穿、斷線舞動等事故 目前常用的方法仍
然是采用增加線路電流使之發(fā)熱將冰雪融化防患于未然_l】。
另外，也有研究者提出了電脈沖陳冰的方法 。，并做了許多試
驗工作，雖然最終未獲成功，卻也積累了許多寶貴經(jīng)驗。
冰害對電力系統(tǒng)來講是個季節(jié)性危害．為陳冰而配置的
變電站設備，其使用也是季節(jié)性的，即使是在冬季，除冰裝置
也不是一直在使用，而是短時使用。如果在非陳冰時間將其
閑置不用也是一種比較大的浪費，因而有些研究者提出的將
加熱融冰設備與無功靜止補償裝置臺二為一的方案?，從技
術(shù)經(jīng)濟比較上應具有較大優(yōu)勢，并且獲得了一定的運行經(jīng)
驗，是值得推廣的。
1 電脈沖除冰的嘗試
據(jù)文獻[2]介紹，電脈沖陳冰(Electro—ImpulseDe-Ieiiag，
EIDI)技術(shù)出現(xiàn)于第二次世界大戰(zhàn)之前，其基本原理即是采
用電容器組向線圈放電，由線圈產(chǎn)生強磁場，在置于線圈附
近的導電板(即目標物)上產(chǎn)生一個幅值高、持續(xù)時間短的機
械力，使冰破裂而脫落。此方法在飛機除冰方面有成功的經(jīng)
驗嘲．在此情況下，導電極即是飛機機翼或其他部位的鋁質(zhì)表
面。當施加此脈沖時，電動力引起鋁質(zhì)表面輕微的收鰭和擴
張， 使得附著在上面的冰槽落， 從而達到除冰的目的。
EIDI裝置的電氣原理如圖1所示。
圍l中的目標物可以是待除冰物體(比如飛機機翼)，或
者是鋁板(此鋁板與待陳冰物體相連接)，或者是另一個線圈
(此線圈與待除冰物體相連)。對輸電線路除冰，目標物可以
是后兩種形式。
美國堪薩斯州的w 協(xié)州立大學提出的{暫電線路EIDl
裝置示意圖如圖2所示。
每根電線桿上安裝1個ElDl單元，其中包括了貯能電
容器，可控硅及相應的電子線路。每個柱上單元可以帶6組
能
電容器
圖1 EIDI裝置電氣原理
====
、、
衛(wèi)旦D
圖2 輸電線路EIDI裝置安裝示意
EIDI執(zhí)行器，每一個執(zhí)行器包括脈沖線圈和耳標物，目標物
是與導線直接相連的線圈。貯能電容器及EIDI單元中其他
部件直接由線路上的電流互感器或電壓互感器供電。EIDI單
元可以遙控，并且可以通過幾種形式的冰探測器來自動控制
其動作：當探測器給出指示覆冰情況的信號后，EIDI單元動
作，向執(zhí)行器中的脈沖線圈發(fā)出脈沖電流，執(zhí)行器由此獲得
的沖擊力將使冰雪從導線脫落。在對所設計的EIDI裝置進
行改進并用于實際線路除冰之前，研究者成功地將一段3Ⅲ
長，477MCMACSR型導線上12．5mm厚的覆冰去障，說明此
方法有可能在實際線路上取得成功。此試驗中貯能電容器為
600 F，充電電壓為1．75kV，估算的沖擊力約4．5 kN，模擬線
路檔距張力約2kN。
但是，當將此裝置(仍使用6OOOr"，1．75 kV)用于專門建
設的100m長檔距的試驗線段上時，它僅能去除約3~5 m長
的一段上的覆冰，脈沖振動雖然能繼續(xù)沿導線向檔距中部傳
播．但空間陡度已不足以使覆冰脫落。試驗中覆冰厚度從
18n皿變化，并不影響有效去除覆冰段的長度。將充電電壓
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電力設備 第3卷
增加至2．2kV可以明顯改善除冰能力，但由于此時導線運動
過分劇烈，因此試驗沒有繼續(xù)往下進行。
文獻：2]的作者們停止了他們的研究工作，一方面是因
為技術(shù)上還不成熟，試驗投有達到預期的目的，另一方面是
考慮到每根桿上都裝設EIDI設備，費用過高。不過此技術(shù)的
優(yōu)點也是明顯的，主要是沒有運動部件，安全可靠。
2 加熱融冰技術(shù)—— 用于加熱融冰與無功靜補的
雙用途可控硅整流裝置
目前技術(shù)上較成熟的高壓輸電線路自動除冰技術(shù)是采
用增加導線中的電流，使之超過工作電流，引起導線發(fā)熱，從
而使附著在導線上的冰、雪、霧凇等融化脫落，達到去除它們
的目的。加熱融冰技術(shù)既可采用交流電流，也可采用直流電
流。冰害較嚴重的前蘇聯(lián)自1972年開始使用二極管整流裝
置融冰，現(xiàn)在則采用可控硅整流裝置 。
可控硅技術(shù)發(fā)展到今天，建造融冰用的各種電壓、電流
可控整流裝置已不成同題，主要還是對具體工程而言其技術(shù)
經(jīng)濟比較上是否滿足要求?？紤]到融冰裝置每年只工作有限
的天數(shù)，在其余時間就可以將其整流部分用于其他的功能，
比如其可控硅整流器用作無功靜止補償。這樣，在技術(shù)經(jīng)濟
上比較合理
根據(jù)這種思路．俄羅斯直流研究院(HHHITT)研制成功
了2個電壓等級的可控硅整流融冰裝置“ ：14kV(由11 kV交
流母線供電)和50kV(由38．5 kV交流母線供電)。14kV裝置
的額定功率為14MW(型號BYFIF-1000-14)，50kv裝置的額
定功率為50MW(型號BYIU"一11300-50)。50MW 裝置于1994
年在變電站投運，用于一條315 km長的110kV輸電線路的
除冰。
選種融冰裝置包括1臺型號為T．KTH-40000／4tXX~／
40000的三繞組(115／38．5／11．0kv)變壓器、具有典型保護的
高低壓側(cè)開關和刀閘、可控硅整流器BYFiF一1000-50(包括控
制系統(tǒng)、調(diào)節(jié)系統(tǒng)、保護系統(tǒng)、自動化系統(tǒng)、整流閥強迫空冷
系統(tǒng)等)、連接110 kV線路和融冰裝置的母線及開關裝置。
通過計算選定采用板狀可控硅(型號T153-630)，每個閥
包古40個串聯(lián)的單元(預留10％裕度)，每個單元都具有分
壓和阻尼回路、控制脈沖形成回路和可控硅陽極保護回路。
可控硅單元如圖3所示
整流器置于配電裝置區(qū)專門的小同內(nèi)，此小同的墻壁為
發(fā)泡聚胺酯{6I作，其中安裝有三相交流和直流正、負極絕緣
子(套管) 循環(huán)拎卻空氣由位于零電位的風扇供給。為了保
證在長期閑置后的安全投運，專門設計了空氣加熱器，用于
對可控硅閥的元件進行預熱干燥。
可控硅整流融冰裝置工作時要在電網(wǎng)中產(chǎn)生電流和電
壓諧渡，應該在交、直流兩側(cè)安裝濾波器?？紤]到濾渡裝置造
價較高，用戶同意不安裝濾波器裝置 。
實踐中采用的融冰方式為r退出運行的線路，其中一相
接正極(或負彀)，另外二相并聯(lián)接負極(或正極)。融冰時間
為(包括開關倒閘操作時間在內(nèi))2-2．5 h。
圖3 By兀r-10o0_50型可控硅單元電氣原理接線
1一Tl53-630型可控硅；2一丹壓與阻尼回路；3，4_I限流電抗器；
5一雪崩保護I6，7一陽極保護元件； 控制脈沖形成回路；
9．--控制變壓器
在上述融冰裝置的基礎上，很容易通過增加一些元件構(gòu)成
無功靜止補償裝置，從而提高整個裝置的綜合技術(shù)經(jīng)濟性能
文獻[1]介紹的這種組合裝置是在可控硅整流融冰裝置的基礎
上增加了，，C濾波支路、電抗器和無功調(diào)整結(jié)點(見圖4)。
圖4 無功補償電氣原理接線
整個裝置的無功取自濾波裝置的電容器組，而帶有電感
線圈的整流橋則是可調(diào)整的無功負載。濾波裝置的支路接成
星形并連接到整流橋的人口。每相濾波器由5條諧波支路組
成．其參數(shù)如表1所示。整流回路中的電抗器參數(shù) 20mH，
1 000A，絕緣等級35 kV，線圈容量(6．3 MVA)為整流橋額定
功率的12 6％ 。
通過調(diào)節(jié)可控硅閥導通角 獲得不同的直流電流分量
厶，當 在0-995A 內(nèi)變化時，無功功率從一25．4Mvar變化到
28．0Mvar 即，當硅橋關閉時，由濾波支路的電容器組發(fā)出無
功功率一25_4Mvar，而當硅橋逐漸開啟時，電抗器噯收越來越
多的無功；當完全開啟時，總無功功率為28．0Mvar。
當電抗量為20mH時，整流回路中的電流實際上是個間
斷的直流，只有厶達到800A以上才是不問斷的。盡管如此，
(下轉(zhuǎn)第90頁)
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電力設備 第3卷
續(xù)表2
37 威寧特種電力互感器廠 JDZX9-10 I 2001互宇第155號 2001．O9
38 浙江三愛互感器有限公司 JDZ8-10 l 2001互字第162號 2001．09
39 浙江三愛互感器有限公司 JDZ8—35 l 2001互宇第166號 200110
40 寧渡同禾互感器有限公司 JDZXFL10 I 2∞l互宇第l76號 20o1．10
41 上海互感器廠 JDZ-10W3 2001互字第179號 200110
42 廣東省四臺市互感器廠 JDZX8—10 2001互字第193號 200112
43 大連第一互感器廠 JDZ11—20(20kV) 201)1互宇第．205號 200l_12
44 大連第一互感器廠 JDZX11-20 2001互宇第2O6號 2001．12
45 大連第一互感器廠 JDZ10—10C 2001互宇第207號 2001．12
46 大連第一互感器廠 JDZX10一10C I 2001互宇第208號 2001．12
47 天水長城開關廠 JDZX10-10 l 2001互字第210號 2001l2
48 街陽互感器廠 JDCF-I101／／ I 2001互字第215號 2001．12
3 組合式互感器(見表3)
哀3 試驗合格的組合式互盛器產(chǎn)品和企業(yè)名錄
序號 l 企業(yè)名稱 產(chǎn)品型號 檢驗報告編號 檢驗日期
1 1 杭州盒一電器開發(fā)有隈公司 JLSD6-10 2001互字第l7號 2∞1 2
2 l 武漢市國營覆口互感器廠 JLSZ-l0 2001互宇第41號 2001．02
3 f 成都雙星高壓電氣設備有限責任公司 JLS-10 2001互字第66號 200l 05
4 中山市東風高壓電器有限公司 JLSQZBW6-10W II 2001互宇第79號 2001 05
5 上海博威電力設備有限公司 JI5B ．10 2001互字第110號 2001 08
6 樂清市登峰高壓電器有限公司 JtS-10 2001互字第132號 200L09
7 襄樊華覆電氣有限公司 JLS 一35【三相干式) 2001互宇第136號 2001．09
8 I 信陽市電器設備廠 XJ一12(10kV) 2001互字第191號 2001．11
9 1 金壇市盒互電器有限公司 JL5ZV-10W 2001互字第195號 2001．12
l0 l 許昌電能計量設備有限公司 ／LSl一35 2001互宇第212號 200112
11 l 許昌電能計量設備有限公司 JL sz-10 2001互字第213號 2001．12
(電力工業(yè)郝電氣謾備質(zhì)量檢驗剎試中· 互感囂質(zhì)檢站王曉璃)
(上接第86頁)
由于濾波支路的作用，交流側(cè)輸入電流的波形質(zhì)量相當好
高次諧波含量僅為0．6—1 5A。
哀1 濾波支路的參數(shù)
諧渡支路 電容量／I*F 電感量／mH
5班 l8j 21．9
7班 9．1 22．6
Il嵌 3l 27．3
13嵌 1 8 33．I
l7嵌 16 4 2．0
由于整流回路的電流是間斷型的，電抗器的功率就可以
選擇比硅橋的功率小許多倍
3 緒論
(1)美國研究者采用電脈沖法除冰的研究．雖然未能達
到預期目的，但積累了許多寶貴的經(jīng)驗。或許此方法不適合
于輸電線路除冰，但在其他領域的應用卻是成功的。
(2)俄羅斯將可控硅整流裝置用于1lO kV輸電線路融
冰取得成功．在此基礎上又增加了無功靜補的功能，應該說
這項研究成果在技術(shù)經(jīng)濟比較上具有綜臺優(yōu)勢
4 參考文獻
1 Ban~6epzxm Ⅱ．I1，ranauoaB．t4．m g~．1llHea10 A y“P BⅡⅡeMHn
BlxmpsMllTe)I~Ⅱ朋Ⅱ舳BKH roaone~a。cTaT蚋ec珊THPHcToPHM
KOMai~caTop．3Ⅱe唧H 。cKHem HI唧，1999
2 Robert1．Egbert．AnInvestigation ofPowerLineDe-IcingbyElee—
tro-ImpulseMethods 89WMO944PW RD
收稿日期：2002472-05
作者前介： 李培國(1962一)，男，博士，高級工程師．從事
高電壓技術(shù)方面的研究工作。
高繼法(1953一) 男，工程師，從事電網(wǎng)管理工作。
李永軍(1965-) 男，碩士 工程師，從事供電技術(shù)管理工
作
王 鈺(1971-)，男，博士，工程師，從事高電壓技術(shù)方面
的研究工作。

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