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輸電線路除冰技術(shù)與裝置

文檔作者：李培國(guó) 高繼法李永軍王鈺文檔來(lái)源： 1．中國(guó)電力科學(xué)研究院 2．大慶石油管理局電力總公司		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時(shí)間： 2025年07月12日
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上一篇：輸電線路的環(huán)保設(shè)計(jì)

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輸電線路除冰技術(shù)與裝置
李培國(guó) ，高繼法 ，李永軍 ，王鈺
(1．中國(guó)電力科學(xué)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(yīng)設(shè)備，重點(diǎn)介紹了蔓國(guó)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(wú)功靜樸雙用逢綜告裝王的情鞏。
關(guān)鍵詞：輸電線路；除冰；技術(shù)；裝置
中圍分類號(hào)：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(yán)重的，其修復(fù)工作難度大，周期長(zhǎng)，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(diǎn)問(wèn)題。
各國(guó)的研究人員設(shè)計(jì)出不少方案，用以提前將導(dǎo)線上的積雪、
覆冰去脒，避免弓J起擊穿、斷線舞動(dòng)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(yàn)工作，雖然最終未獲成功，卻也積累了許多寶貴經(jīng)驗(yàn)。
冰害對(duì)電力系統(tǒng)來(lái)講是個(gè)季節(jié)性危害．為陳冰而配置的
變電站設(shè)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(shí)使用。如果在非陳冰時(shí)間將其
閑置不用也是一種比較大的浪費(fèi)，因而有些研究者提出的將
加熱融冰設(shè)備與無(wú)功靜止補(bǔ)償裝置臺(tái)二為一的方案?，從技
術(shù)經(jīng)濟(jì)比較上應(yīng)具有較大優(yōu)勢(shì)，并且獲得了一定的運(yùn)行經(jīng)
驗(yàn)，是值得推廣的。
1 電脈沖除冰的嘗試
據(jù)文獻(xiàn)[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(qiáng)磁場(chǎng)，在置于線圈附
近的導(dǎo)電板(即目標(biāo)物)上產(chǎn)生一個(gè)幅值高、持續(xù)時(shí)間短的機(jī)
械力，使冰破裂而脫落。此方法在飛機(jī)除冰方面有成功的經(jīng)
驗(yàn)嘲．在此情況下，導(dǎo)電極即是飛機(jī)機(jī)翼或其他部位的鋁質(zhì)表
面。當(dāng)施加此脈沖時(shí)，電動(dòng)力引起鋁質(zhì)表面輕微的收鰭和擴(kuò)
張， 使得附著在上面的冰槽落， 從而達(dá)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(biāo)物可以是待除冰物體(比如飛機(jī)機(jī)翼)，或
者是鋁板(此鋁板與待陳冰物體相連接)，或者是另一個(gè)線圈
(此線圈與待除冰物體相連)。對(duì)輸電線路除冰，目標(biāo)物可以
是后兩種形式。
美國(guó)堪薩斯州的w 協(xié)州立大學(xué)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(gè)ElDl單元，其中包括了貯能電
容器，可控硅及相應(yīng)的電子線路。每個(gè)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(gè)執(zhí)行器包括脈沖線圈和耳標(biāo)物，目標(biāo)物
是與導(dǎo)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(guò)幾種形式的冰探測(cè)器來(lái)自動(dòng)控制
其動(dòng)作：當(dāng)探測(cè)器給出指示覆冰情況的信號(hào)后，EIDI單元?jiǎng)?
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(dǎo)線脫落。在對(duì)所設(shè)計(jì)的EIDI裝置進(jìn)
行改進(jìn)并用于實(shí)際線路除冰之前，研究者成功地將一段3Ⅲ
長(zhǎng)，477MCMACSR型導(dǎo)線上12．5mm厚的覆冰去障，說(shuō)明此
方法有可能在實(shí)際線路上取得成功。此試驗(yàn)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(dāng)將此裝置(仍使用6OOOr"，1．75 kV)用于專門建
設(shè)的100m長(zhǎng)檔距的試驗(yàn)線段上時(shí)，它僅能去除約3~5 m長(zhǎng)
的一段上的覆冰，脈沖振動(dòng)雖然能繼續(xù)沿導(dǎo)線向檔距中部傳
播．但空間陡度已不足以使覆冰脫落。試驗(yàn)中覆冰厚度從
18n皿變化，并不影響有效去除覆冰段的長(zhǎng)度。將充電電壓
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電力設(shè)備 第3卷
增加至2．2kV可以明顯改善除冰能力，但由于此時(shí)導(dǎo)線運(yùn)動(dòng)
過(guò)分劇烈，因此試驗(yàn)沒(méi)有繼續(xù)往下進(jìn)行。
文獻(xiàn)：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(yàn)投有達(dá)到預(yù)期的目的，另一方面是
考慮到每根桿上都裝設(shè)EIDI設(shè)備，費(fèi)用過(guò)高。不過(guò)此技術(shù)的
優(yōu)點(diǎn)也是明顯的，主要是沒(méi)有運(yùn)動(dòng)部件，安全可靠。
2 加熱融冰技術(shù)—— 用于加熱融冰與無(wú)功靜補(bǔ)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(dòng)除冰技術(shù)是采
用增加導(dǎo)線中的電流，使之超過(guò)工作電流，引起導(dǎo)線發(fā)熱，從
而使附著在導(dǎo)線上的冰、雪、霧凇等融化脫落，達(dá)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(yán)重的前蘇聯(lián)自1972年開(kāi)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(duì)具體工程而言其技術(shù)
經(jīng)濟(jì)比較上是否滿足要求。考慮到融冰裝置每年只工作有限
的天數(shù)，在其余時(shí)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(wú)功靜止補(bǔ)償。這樣，在技術(shù)經(jīng)濟(jì)
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(gè)電壓等級(jí)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(hào)BYFIF-1000-14)，50kv裝置的額
定功率為50MW(型號(hào)BYIU"一11300-50)。50MW 裝置于1994
年在變電站投運(yùn)，用于一條315 km長(zhǎng)的110kV輸電線路的
除冰。
選種融冰裝置包括1臺(tái)型號(hào)為T．KTH-40000／4tXX~／
40000的三繞組(115／38．5／11．0kv)變壓器、具有典型保護(hù)的
高低壓側(cè)開(kāi)關(guān)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(hù)系統(tǒng)、自動(dòng)化系統(tǒng)、整流閥強(qiáng)迫空冷
系統(tǒng)等)、連接110 kV線路和融冰裝置的母線及開(kāi)關(guān)裝置。
通過(guò)計(jì)算選定采用板狀可控硅(型號(hào)T153-630)，每個(gè)閥
包古40個(gè)串聯(lián)的單元(預(yù)留10％裕度)，每個(gè)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(yáng)極保護(hù)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(fù)極絕緣
子(套管) 循環(huán)拎卻空氣由位于零電位的風(fēng)扇供給。為了保
證在長(zhǎng)期閑置后的安全投運(yùn)，專門設(shè)計(jì)了空氣加熱器，用于
對(duì)可控硅閥的元件進(jìn)行預(yù)熱干燥。
可控硅整流融冰裝置工作時(shí)要在電網(wǎng)中產(chǎn)生電流和電
壓諧渡，應(yīng)該在交、直流兩側(cè)安裝濾波器。考慮到濾渡裝置造
價(jià)較高，用戶同意不安裝濾波器裝置 。
實(shí)踐中采用的融冰方式為r退出運(yùn)行的線路，其中一相
接正極(或負(fù)彀)，另外二相并聯(lián)接負(fù)極(或正極)。融冰時(shí)間
為(包括開(kāi)關(guān)倒閘操作時(shí)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(hù)I6，7一陽(yáng)極保護(hù)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(chǔ)上，很容易通過(guò)增加一些元件構(gòu)成
無(wú)功靜止補(bǔ)償裝置，從而提高整個(gè)裝置的綜合技術(shù)經(jīng)濟(jì)性能
文獻(xiàn)[1]介紹的這種組合裝置是在可控硅整流融冰裝置的基礎(chǔ)
上增加了，，C濾波支路、電抗器和無(wú)功調(diào)整結(jié)點(diǎn)(見(jiàn)圖4)。
圖4 無(wú)功補(bǔ)償電氣原理接線
整個(gè)裝置的無(wú)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(wú)功負(fù)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(jí)35 kV，線圈容量(6．3 MVA)為整流橋額定
功率的12 6％ 。
通過(guò)調(diào)節(jié)可控硅閥導(dǎo)通角 獲得不同的直流電流分量
厶，當(dāng) 在0-995A 內(nèi)變化時(shí)，無(wú)功功率從一25．4Mvar變化到
28．0Mvar 即，當(dāng)硅橋關(guān)閉時(shí)，由濾波支路的電容器組發(fā)出無(wú)
功功率一25_4Mvar，而當(dāng)硅橋逐漸開(kāi)啟時(shí)，電抗器噯收越來(lái)越
多的無(wú)功；當(dāng)完全開(kāi)啟時(shí)，總無(wú)功功率為28．0Mvar。
當(dāng)電抗量為20mH時(shí)，整流回路中的電流實(shí)際上是個(gè)間
斷的直流，只有厶達(dá)到800A以上才是不問(wèn)斷的。盡管如此，
(下轉(zhuǎn)第90頁(yè))
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電力設(shè)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(hào) 2001．O9
38 浙江三愛(ài)互感器有限公司 JDZ8-10 l 2001互字第162號(hào) 2001．09
39 浙江三愛(ài)互感器有限公司 JDZ8—35 l 2001互宇第166號(hào) 200110
40 寧渡同禾互感器有限公司 JDZXFL10 I 2∞l互宇第l76號(hào) 20o1．10
41 上海互感器廠 JDZ-10W3 2001互字第179號(hào) 200110
42 廣東省四臺(tái)市互感器廠 JDZX8—10 2001互字第193號(hào) 200112
43 大連第一互感器廠 JDZ11—20(20kV) 201)1互宇第．205號(hào) 200l_12
44 大連第一互感器廠 JDZX11-20 2001互宇第2O6號(hào) 2001．12
45 大連第一互感器廠 JDZ10—10C 2001互宇第207號(hào) 2001．12
46 大連第一互感器廠 JDZX10一10C I 2001互宇第208號(hào) 2001．12
47 天水長(zhǎng)城開(kāi)關(guān)廠 JDZX10-10 l 2001互字第210號(hào) 2001l2
48 街陽(yáng)互感器廠 JDCF-I101／／ I 2001互字第215號(hào) 2001．12
3 組合式互感器(見(jiàn)表3)
哀3 試驗(yàn)合格的組合式互盛器產(chǎn)品和企業(yè)名錄
序號(hào) l 企業(yè)名稱 產(chǎn)品型號(hào) 檢驗(yàn)報(bào)告編號(hào) 檢驗(yàn)日期
1 1 杭州盒一電器開(kāi)發(fā)有隈公司 JLSD6-10 2001互字第l7號(hào) 2∞1 2
2 l 武漢市國(guó)營(yíng)覆口互感器廠 JLSZ-l0 2001互宇第41號(hào) 2001．02
3 f 成都雙星高壓電氣設(shè)備有限責(zé)任公司 JLS-10 2001互字第66號(hào) 200l 05
4 中山市東風(fēng)高壓電器有限公司 JLSQZBW6-10W II 2001互宇第79號(hào) 2001 05
5 上海博威電力設(shè)備有限公司 JI5B ．10 2001互字第110號(hào) 2001 08
6 樂(lè)清市登峰高壓電器有限公司 JtS-10 2001互字第132號(hào) 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(hào) 2001．09
8 I 信陽(yáng)市電器設(shè)備廠 XJ一12(10kV) 2001互字第191號(hào) 2001．11
9 1 金壇市盒互電器有限公司 JL5ZV-10W 2001互字第195號(hào) 2001．12
l0 l 許昌電能計(jì)量設(shè)備有限公司 ／LSl一35 2001互宇第212號(hào) 200112
11 l 許昌電能計(jì)量設(shè)備有限公司 JL sz-10 2001互字第213號(hào) 2001．12
(電力工業(yè)郝電氣謾備質(zhì)量檢驗(yàn)剎試中· 互感囂質(zhì)檢站王曉璃)
(上接第86頁(yè))
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(dāng)好
高次諧波含量?jī)H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(guó)研究者采用電脈沖法除冰的研究．雖然未能達(dá)
到預(yù)期目的，但積累了許多寶貴的經(jīng)驗(yàn)。或許此方法不適合
于輸電線路除冰，但在其他領(lǐng)域的應(yīng)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(chǔ)上又增加了無(wú)功靜補(bǔ)的功能，應(yīng)該說(shuō)
這項(xiàng)研究成果在技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較上具有綜臺(tái)優(yōu)勢(shì)
4 參考文獻(xiàn)
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2 Robert1．Egbert．AnInvestigation ofPowerLineDe-IcingbyElee—
tro-ImpulseMethods 89WMO944PW RD
收稿日期：2002472-05
作者前介： 李培國(guó)(1962一)，男，博士，高級(jí)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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