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高壓輸電線路除冰技術(shù)綜述

文檔作者：劉建偉周婭黃祖欽廖燕軍呂寧陳溪文檔來源：桂林電子科技大學機電綜合工程訓練中心中南大學		點擊數(shù)：	更新時間： 2025年07月12日
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上一篇：高壓輸電線路在線監(jiān)測系統(tǒng)

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第5期
2012年5月
機械設計與制造
Machinery Design &amp;amp; Manufacture 285
文章編號：1001—3997(2012)05—0285—03
高壓輸電線路除冰技術(shù)綜述水
劉建偉 周婭 黃祖欽 廖燕軍 呂寧 陳溪
(’桂林電子科技大學機電綜合工程訓練中心，桂林541004)
( 中南大學材料科學與工程學院，長沙410012)
A review on de-icing technologies for the high-voltage transmission lines
LIU Jian-wei1,ZHOU Ya ，HUANG Zu—qin。，LIAO Yan-jun ，LV Ning~，CHEN Xi
( Engineering Training Center of Guilin University of Electronic Technology，Guilin 541004，China)
( Central South University School of Materials Science and Engineering，Changsha 410012，China)
【摘要】針對近年來輸電線路遭受嚴重覆冰導致電線舞動、斷線和桿塔倒塌等現(xiàn)象，提出了多種
線路除冰方法。首先介紹了熱力融冰法、機械除冰法和自然除冰法等常用的幾種除冰方法，并分析了各
除冰方案的利弊。然后介紹了當前的研究熱點機器人除冰方法，結(jié)合幾種典型的除冰裝置，對除冰機器
人的除冰機構(gòu)、行走機構(gòu)以及能量采集系統(tǒng)進行了介紹。最后對除冰技術(shù)的發(fā)展趨勢進行了展望，并提
出防冰、智能除冰和復合除冰等新型除冰理念，為線路除冰技術(shù)的發(fā)展提供有力保障。
關(guān)鍵詞：輸電線路；除冰技術(shù)；機器人；防冰
【Abstract】Many de-icing methods are put forward in order to prevent these phenomena，such as
swing and disconnection of wire，collapsing ofpole．At first，three familiar ways，heating power，mechani—
cal an d natural de—icing,ate introduced an d an alyzed in detail with the present condition．Then，robot
de—icing，which is a brand—new and very popular research progression，is recommended from de-icing
and travel mechanism，gathering energy system．At last，the development trend of de-icing technology is
pointed out，and some advices,for the de—icing research work of transmission line in our country，are
provided in the next years．All kinds of these should contribute to the development of de——icing technolo—-
gy in the future．
Key words：Transmission lines；De-icing；Robot；Anti-icing
中圖分類號：TH16，TM755 文獻標識碼：A
J — ．． ^ —
j —
l 刖舌
據(jù)不完全統(tǒng)計，自上世紀中期以來，我國輸電線路遭受不同
程度的覆冰災害多達上千次。輸電線路覆冰將導致電線舞動、斷
線、桿塔倒塌、絕緣子閃絡等事故，對電網(wǎng)的正常運轉(zhuǎn)和人民生活
帶來了極大不便，輸電線路遭受覆冰現(xiàn)象，如圖1所示。為減少覆
冰引起各種事故的發(fā)生，諸多科研單位和高等院校展開了輸電線
路除冰技術(shù)的研究，并已取得一定成效。目前國內(nèi)外除冰方法繁
多，但究其除冰機理可歸納為熱力融冰法、機械除冰、自然除冰和
機器人除冰法等方法【lJ。
2熱力融冰法
熱力融冰法是指利用附加熱源或?qū)Ь€自身發(fā)熱，融化冰雪
的方法[2-71。目前常見的熱力融冰法有過電流融冰法、短路電流融
冰、直流融冰三種方法。
過電流融冰技術(shù)是在線路導線或地線上通以高于正常電流
密度的傳輸電流，獲得焦耳熱以達到融冰的目的。但是過電流融
冰技術(shù)負荷大，停電時間長，操作難度大，使該技術(shù)推廣受到較大
限制。短路電流融冰是人為將輸電線路中的導線短接，形成短
路電流，利用其熱量加熱導線以實現(xiàn)除冰的方法。短路融冰技
術(shù)包括三相、兩相和單相短路融冰技術(shù)、利用短路電磁力除冰
技術(shù)等[61。其中三相短路融冰技術(shù)最常見，湖南電網(wǎng)大面積采
用了此方法除冰。
-k來稿日期：2011_07—08 ★基金項目：國家大學生創(chuàng)新性實驗項目(101059535)
(b)
圖1輸電線路遭受覆冰現(xiàn)象
286 劉建偉等：高壓輸電線路除冰技術(shù)綜述 第5期
但是該法對系統(tǒng)的影響較嚴重，短路融冰耗電量大且需要
修改保護定值，同時還必須在短路情況下保證系統(tǒng)安全和重要用
戶的供電，操作過程復雜、繁瑣，對調(diào)度員要求高。
直流融冰原理是將覆冰線路作為負載，施加直流電源，用較
低電壓提供短路電流加熱導線使覆冰融化。但直流融冰技術(shù)需要
有一特種直流電源向其供電，該電源必須具有良好的恒流特性，
并在負載擾動或試驗狀態(tài)變化時電源要做出快速響應，以確保電
流的穩(wěn)定加熱。
3機械除冰法
機械除冰法就是利用機械外力迫使導線上的覆冰脫落的方
法。目前機械除冰的主要方法有“ad hoc”法、滑輪鏟刮法、電磁力
除冰法和機器人除冰法。
“ad hoe”法，又稱之為外力敲打法，即由操作者在現(xiàn)場借助
工具敲擊輸電線路達到除冰的目的。該方法雖簡便易行，但只適
用于以10KV為主的近距離線路除冰，且除冰效率低、工作量大，
因此只是在緊急情況下權(quán)宜之計，應用范圍極少。
滑輪鏟刮法是地面上的操作人員通過控制輸電線路上滑輪
的移動，借助力的作用使導線彎曲，從而使覆冰破裂。滑輪鏟刮法
效率高、操作簡便、能耗小，且價格低廉，是目前輸電線路最有效
的除冰方法之一。但是這種除冰方法受地形限制，安全性能還待
進一步完善 。
電磁力除冰法是將輸電線路在額定電壓下短路，短路電流
產(chǎn)生適當?shù)碾姶帕κ箤w互相撞擊而使覆冰脫落的方法。但由于
目前導線問短路引起的電壓降問題和對系統(tǒng)穩(wěn)定性的影響沒得
到及時解決，該方法沒有被推廣l1l 。
4 自然除冰法
自然除冰法是指不需外界能量而靠自然力實現(xiàn)除冰的方
法。如在輸電線路上安裝阻雪環(huán)、平衡錘等裝置，在積雪或覆冰達
到一定程度時，借助風力、重力等作用自行脫落，這種除冰方法簡
單易行，但具有較強的偶然性，不能實現(xiàn)可靠除冰；在導線表面刷
涂憎水性材料或吸熱涂層的除冰方法，具有一定的研究價值，但
由于其自身存在的缺點導致應用前景受到很大限制。
除了上述方法以外，人工除冰、激光除冰等方法也在應用或
研究中。人工除冰法主要是由維護工人用拉桿或竹棒等沿線敲打
電線，使覆冰脫落，這種方法仍然是我國主要采用的除冰方法之
一
。但是該法效率低下，環(huán)境對操作限制極大，且電力工人的生命
安全受到極大的威脅。
激光除冰法是利用高功率、高能量的激光束對輸電線路進
行除冰的方法。該方法具有遠距離、非接觸、外加熱源、不需要在
電網(wǎng)內(nèi)部增加設備、不斷電除冰等優(yōu)點。但是目前的激光除冰系
統(tǒng)龐大，成本高，除冰靈活性不夠㈣。
5機器人除冰法
機器人除冰也屬于機械除冰方法的一種，它是利用安裝在
輸電線路上行走機器人的除冰機構(gòu)自動清除覆冰的方法。它是輸
電線路除冰技術(shù)的發(fā)展趨勢，其具有功耗小、效率高、人員無傷
亡、無需停電和轉(zhuǎn)移負載等諸多優(yōu)點。上世紀80年代，以美國、13
本、加拿大為主的少數(shù)發(fā)達國家率先采用該除冰方法。隨后我國
也開始了除冰機器人的研究，經(jīng)過近十年來的不懈努力，已取得
較大突破。
目前除冰機器人的研究主要涉及除冰機構(gòu)設計、除冰機器
人行走機構(gòu)設計以及能量采集系統(tǒng)等方面。
5．1除冰機構(gòu)
除冰機構(gòu)是體現(xiàn)機器人除冰性能好壞的最重要部件，其主
要工作原理是通過傳動機構(gòu)的運動，帶動除冰構(gòu)件鏟除輸電線路
的覆冰。2008年由河海大學婁保東等設計的線纜除冰裝置lll利用
前后振動的盾牌擠壓覆冰線纜實現(xiàn)破冰，如圖2所示。
圖2盾牌式除冰裝置
其機構(gòu)簡單、輕便，但覆冰強度較大時，機構(gòu)除冰效果不佳。
湖南大學王耀南等設計的沖擊除冰機構(gòu)【-21是采用安裝于機器人
前端的破冰錐敲擊線路冰塊，如圖3所示。然后通過組合冰刀鏟
除覆冰，該方法可適應于不同覆冰程度的架空線，除冰效果好。
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圖3沖擊式除冰機構(gòu)
5．2行走機構(gòu)
行走機構(gòu)是架空輸電線路除冰機器人的主要組成部分，是
機器人設計成敗的關(guān)鍵之一。
輸電線路除冰機器人行走機構(gòu)主要包括步進式和輪式兩種
方式。步進式行走機構(gòu)通過多只手臂的交替移動完成在線爬行，
行走移動為問斷式，其移動速度緩慢，效率低。
輪式行走機構(gòu)依靠由電機驅(qū)動的行走輪與線路之間的摩
擦，驅(qū)動機器人前進。輪式爬行行走機構(gòu)具有移動平穩(wěn)、速度快
和效率高的特點，因此，目前巡檢機器人多采用此種輪式行走機
構(gòu) ’41。
為了實現(xiàn)長距離、跨線架除冰，在行走機構(gòu)的基礎上，必須
增加相應的輔助設施，以保證除冰機器人可越障行走。由國網(wǎng)某
電力建設研究院一些科研人員設計的一種可越障式分裂導線除
No．5
Mav．2012 機械設計與制造 287
冰機器人舊，如圖4所示。
圖4步進式可越障除冰機器人
通過傳感器測出障礙五并實施有效避讓措施，適合在有諸
多障礙的多分裂導線上作長距離的自主爬行。由一些科研人員設
計的自動除冰機器人的行駛機構(gòu)[ 睬用輪式越障機構(gòu)，如圖5所
示。越障能力強。安全可靠，工作效率高。
圖5輪式可越障除冰機器人
5．3能量采集系統(tǒng)
為了保證除冰機器人的正常運行，必須提供充足的能量。目
前輸電線路除冰機器人能量主要來源是蓄電池、太陽能和在線直
接采集。蓄電池能源補給技術(shù)成熟，操作簡便，但機器人的工作時
長受電池儲電量的限制。
太陽能采集能量方案節(jié)能環(huán)保，但是受天氣和地域影響較
大。在線直接采集法能量充足，能保證機器人長時間在線工作，但
是采集系統(tǒng)復雜，設備較笨重，成本高。
6除冰技術(shù)發(fā)展趨勢
近年來，輸電線路除冰技術(shù)已取得了較好的成效，為電網(wǎng)的
安全運行提供了有力保障。隨著科技的進步和研究工作的不斷深
入，除冰技術(shù)發(fā)展趨勢表現(xiàn)如下：
(1)除冰理念的更新。
以前涉及輸電線路覆冰，人們常考慮的問題是如何除冰，但
隨著除冰理念的不斷改進，我們應該采取“防冰+除冰”的新除冰
方法。
(2)高智能化技術(shù)的采用。
利用先進的計算機控制技術(shù)和人工智能技術(shù)開發(fā)的除冰機
器人將成為今后除冰技術(shù)發(fā)展的主流。在整個除冰過程中，機器
人可實現(xiàn)自主導航、越障、除冰以及緊急故障診斷修復或反饋等
技術(shù)。
(3)復合除冰技術(shù)的應用。
通過總結(jié)各種除冰方法的優(yōu)缺點，提出多種方法相結(jié)合的
復合除冰發(fā)，揚長避短，以達到最佳的除冰效果
(4)除冰技術(shù)的安全化。
高科技的應用，機器人可實現(xiàn)超距離遙控或自動除冰，從而
大大提高了操作人員的人身安全。
7結(jié)論
電力系統(tǒng)的不斷發(fā)展和安全穩(wěn)定運行給國民經(jīng)濟和社會發(fā)
展帶來了巨大的動力和效益。但是，輸電線路的覆冰和積雪時刻
威脅著電力系統(tǒng)的安全運行，因此研究高效率、高性能、低能耗、
低風險的除冰技術(shù)仍是今后工作的重點。其中以機器人除冰為主
要發(fā)展潮流，多種除冰方法相結(jié)合的新型除冰技術(shù)的研究將成為
必然。
參考文獻
[1]山霞，舒乃秋．關(guān)于架空輸電線除冰措施的研究[J]_高電壓技術(shù)，2006
(4)：25—27．
[2]王少華．輸電線路典型覆冰事故及防治技術(shù)分析[J]_高壓電器，2010
(10)：85—89．
[3]劉和云，周迪，付俊萍，等肪止導線覆冰臨界電流的傳熱研究[J]_中國
電力，2001，34(3)：42—44．
[4]羅隆福，趙志宇．高壓架空輸電線路除冰方法綜述[J]．大眾用電，2009
(2)．
[5]張文朝．電網(wǎng)過電流融冰運行方式可行性研究[J]_電網(wǎng)技術(shù)，2009(12)：
54—58．
[6]許樹楷，楊煜，傅闖．南方電網(wǎng)直流融冰方案仿真研究[J]．南方電網(wǎng)技
術(shù)，2008，2(2)：31—36．
[7]李鵬，范建斌，李武峰．高壓直流輸電線路的覆冰閃絡特性[J]．電網(wǎng)技
術(shù)，2006，30(17)：74—78．
[8]李寧．輸電線路除冰技術(shù)的研究 ]．防災科技學院學報，2008(9)：33—
37．
【9 J Landry M，Beauehemin R，Venne A．De—icing EHV overhead transmission
lines using electromagnetic forcess generated by moderate short-circuit
current[C]．ProceedingsoflEEE9thInternationalConferenceonTransmission
and Distribution Construction，Operation and Live-line Maintenance，
2000：94-100．
[1O]谷山強．輸電線路激光除冰技術(shù)試驗分析及工程應用設計[J]．高電壓
技術(shù)，2009(9)：2243—2249．
[11]婁保東．一種線纜除冰機器人[P]．中國發(fā)明專利，CN101309001A，
2008：1 1—19．
[12]王耀南．架空線除冰機器人的除冰機構(gòu)[P]．中國發(fā)明專利，CN10157—
2397A．2009：1 l-4．
[13]孫翠蓮，王洪光，趙明揚，等．超高壓線巡檢機器人移動越障機構(gòu)綜述
[j]．機械設計與制造，2006(10)：161—164．
[14]王吉岱，謝永，王風芹．高壓輸電線路巡檢機器人機械本體設計[J]．機
械設計與制造，2007(8)：124—126．
[15]李翔．一種可越障式分裂導線除冰機器人[P]．中國發(fā)明專利，CN101—
567538A．2009：10—28．
[16]李國成用于沿架空高壓輸電線路自動除冰機器人的行駛機構(gòu)[P]．中國
發(fā)明專利，cN1O17528l8A，2010：6-23．

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