架空输电线路覆冰的预防与处理浅析

架空输电线路覆冰的预防与处理浅析　孙学文　叶楚波　４３６０００）　（鄂州电力勘察设计院　湖北　鄂州摘　要：当架空输配电线路冰雪过多，线路导线、避雷线上出现严重覆冰时，使导线弧垂过分增大，从　而造成混线或断线；当导线、避雷线上的覆冰脱落时，又会使导线、避雷线发生跳跃现象，因而引起混线事　故。笔者对架空输电线路覆冰及防冰措施进行了研究。　关键词：输电线路；覆冰形成机理；覆冰雪问题；新材料除冰优势　中图分类号：ＴＭ７２４　文献标识码：Ａ　１线路覆冰的形成　由于架空线路分布很广．又长期处　于露天之下运行．所以经常会受到周围　较大的圆筒形覆雪　湿雪的密度０．２～　的．严重时会超过设计线路时所规定荷　重　如果导线、避雷线发生覆冰时还伴　０．４ｇ／ｅｒａ３．结冰情况相似于地面的积雪　大的线路覆冰事故　（２）雾凇。雾淞结冰的密度小，对导　成冰　导线上较长时间的覆雪会造成较　着强风．其荷重更要增加．这可能引起　导线或避雷线断线．使金具和绝缘子串　破坏．甚至使杆塔损坏　尤其是扇形覆　和绝缘子串威胁最大　常见的线路覆冰　事故有以下几种：　（１）杆塔因覆冰而损坏。一般是由　环境和大自然变化的影响．从而使架空　线路在运行中会发生各种各样的故障　据历年运行情况统计．在各种故障中多　线的附着力较弱．易脱落。密度在０．１～　冰．它能使导线发生扭转．所以对金具　０．３ｇ／ｅｒｎ，。不易造成事故　属于季节性故障　架空线路的覆冰是在初冬和初春　时节（气温在一５℃左右）．或者是在降雪　或雨雪交加的天气里．在架空线路的导　线、避雷线、绝缘子串等处均会有冰、霜　（３）雨凇　大气中的过冷却水滴在　导线的迎风面上形成透明的覆冰即为　雨凇　这类冰无气泡．表面光滑透明．密　度大．且牢固地附着在物体上．不易脱　落．密度在０．７～０．９ｇ／ｅｍ３，很少造成事故。　于直线杆塔某一例导线断线所造成的　此时．由于带覆冰的导线在该杆塔的另　一侧形成较大的张力．使杆塔受到过大　的荷重．故造成倒杆或倒塔事故　和湿雪混合形成曲冰层　这是一层结实　而又紧密的透明或半透明的冰层．形成　（４）雨雾凇混合冻结　通常是由过　冷却水滴在导线的迎风面形成似毛玻　０．２～０．４ｇ／ｅｍ，．易造成事故　通常出现输电线路的覆冰并不是　由上述一种形成的．而是由几种覆冰相　（２）导线覆冰事故。如果导线在杆　的覆冰有局部脱落时．因各导线的荷重　不均匀．会使导线发全跳跃现象．从而　冠冰层的原因．是由于在自然界物体上　附着水滴．当气温下降时．这些水滴便　凝结成冰．而且越结越厚　在湿雪降落时．湿雷一方面粘在导　璃的不透明冰层　附着力强．密度在　塔上是垂直排列的．当导线和避雷线上　使导线发生碰撞．造成短路故障　（３）不均匀覆冰或不同时期脱冰。相　线上．同时又会浸透正在结冰的木．使　互结合形成的．覆冰随着时间越长越严　冰层越来越厚．最厚可达１０ｃｍ以上　当风向与线路平行时．覆冰的断面　里椭圆形：当风向与线路垂直时．覆冰　重．应及时处理以避免危害的发生　除冰　邻档的不均匀覆冰或线路的不同时期　方案需适合处理以上几种情况的覆冰　输电线路的覆冰和积雪与各种气　象因素有关．在有风的气象条件下．覆　冰和积雪均是单面　当覆冰达到一定厚　度时．在重力的作用下．蟠动偏转使迎　风面继续覆冰和积雪　当又达到一定的　厚度后．导线受覆冰和积雪的重力作用　的脱冰产生的力差导致线路的缩颈或　断裂、绝缘子损伤或破裂、杆塔横担扭　的断面呈扇形．即在导线的一个侧面：　当无风时．覆冰则是均匀的一层　此外．覆冰还与线路走向有关．在　冷、热空气的交汇处经过的线路，覆冰　就更严重　覆冰在导线或绝缘子上停留　的时间也是不同的．这主要决定于气温　的高低和风力的大小．短则几小时．长　则达几天　转或变形、导线和绝缘子闪路及电气间　隙减少而发生闪路等：在风的激励下产　生低频率、大振幅的自激振动，使导线、　金具及杆塔等损坏　（４）导线绝缘子的冰闪　覆冰可以　继续偏转　如此反复蟠动．致使覆冰呈　圆柱形。成为难以脱落的冰栓　看成一种特殊的污渍．覆冰的存在改变　了绝缘子的电场分布．易造成冰闪　因　此在除冰的过程中．要及时清理线路覆　冰到安全负重的范围以内：注意导线的　振动．防止冰闪现象和闪路现象的发　生　３高压输电线路覆冰所带来　的问题　导线和避雷线的覆冰有时是很厚　２覆冰的类型　（１）湿雪。雪附着在导线上，形成了　收稿日期：２０１２—０６—０３　１７６　科技创业月刊２０１２年第９期　架空输电线路覆冰的预防与处理浅析　（５）负重过载。导线覆冰超过设计　负重而导致的事故　机械事故包括金具　损坏、导线断股、杆塔损折和绝缘子串　波等机械法，采用爆炸、弯曲、拧绞等方　式进行除冰．通常机械方法是热力法所　需要能量的～１／２００．所以机械除冰法较　量轻、寿命长等显著特点．是目前世界　上少数几个能替代传统的钢芯铝绞线、　铝合金导线、铝包钢导线和殷钢导线并　翻转、撞裂等：电机事故包括覆冰使导　线弧度增大．从而引起闪路和烧伤、烧　经济。利用各种机械动力使冰产生应力　而破碎从导线上脱落称机械除冰法　常　用有以下四种基本方法：　（１）滑轮辗压铲刮法。已在加拿大　的Ｍａｎｉｔｉｏｎ使用了５０多年．仍是目前　唯一可行的输电线路除冰方法　滑轮铲　投入商业运行的产品之一．它的产业化　能有效地满足输变电领域节能、安全、　环保和经济性的更高要求　ＡＣＣＣ碳纤　维复合芯导线具有以下几个优点并由　此将冰灾的危害降到最低　（１）耐热性好．载流量是常规钢芯　断导线等　（６）导线的舞动。导线覆冰非对称　时．线路易发生舞动现象　如舞动的幅　度大且维持时间长．轻则引起相问闪　路，损坏地线、导线和金具等部件；重则　刮法的优点是效果好．且不需要特殊的　铝绞线２倍　ＡＣＣＣ导线在２００￣（２高温下　导致线路跳闸停电．断线、倒塔等事故　４覆冰的防止和消除措施　为了防止覆冰所引起的故障．设计　杆塔时．应考虑由于覆冰所形成的外加　荷重　对经常发生严重覆冰的地区．架　设耐覆冰式的线路．这种线路的杆塔较　一般杆塔的机械强度大．档距较短．导　线张力较小　为了避免碰线．导线应采　用水平排列的布置方法并应适当地加　大导线和避雷线之间的距离　选择线路路径时，应注意避开冷、　热空气的交汇处　但是在覆冰特别严重　的地区．上述措施还是不够的．覆冰仍　可引起破坏线路的事故　因此．在运行　中必须观察导线上产生理冰的情况．并　采取适当的措施予以消除　常用的消除　导线上的覆冰．有电流熔解法和机械除　冰法。　４．１电流熔解法　这种方法主要是加大负荷电流或　用短路电流来加热导线使覆冰熔解落　地．达到除冰的目的　具体做法有以下　几种：用改变电力网的运行方式来增大　线路负荷电流：将线路与系统断开，并　将线路的一端三相短路起来．另一端用　特设的变压器或发电机来供给短路电　流。　当采用增大线路负荷电流来加热　导线的做法时．应在覆冰开始形成的初　期即加大负荷电流，作为预防措施。但　是这种办法会使线路的电压降低、增大　电能损耗．所以不能长期使用。当用短　路法来熔化覆冰时．则应根据线路长　度．导线的截面和材料．淮备好必要的　设备．其容量应事先计算好．使之能够　满足熔冰的要求　４．２机械除冰法　机械法即直接使用机械工具或远　距离使用抛投物、自动化机器人、冲击　设备和专家，简便易操作，耗能少．价格　能有效运行．而常规钢芯铝绞线的使用　低廉，较为实用，但费时（１～２ｈ／ｋｍ），安　温度为１００℃　因此．特别是在大雪灾发　全性能不完善．且受地形限制　生时．通过提高输电线的载流量．将导　（２）由Ｐｈｌｍａｎ和Ｌａｎｄｅｒｓ于１９８２年　线的工作温度提高至２００￣Ｃ．及时融化　提出．需线路操作者在现场执行　并且　输电线上覆盖的冰雪．能最大限度保护　处理方法多种多样．包括敲打、撞击等。　输电线免受冰雪的影响　当线路停电．可以触及到冰时．可采用　（２）强度大。普通钢丝的抗拉强度　手工除冰，从地面向导线、避雷线抛掷　为１２４０—１４１０Ｍｐａ，而ＡＣＣＣ导线的碳　短木棍将覆冰打掉．或用木棒、竹竿敲　纤维混合固化芯棒．是前者的两倍　因　打　在线路带电时．应使用与线路电压　此．当输电线上覆冰后．能承受普通导　等级相符的绝缘棒敲打　这种方法不安　线两倍的重量．大大增加了导线的载重　全且效果欠佳　量。　（３）强力振动法。１９８８年由Ｍｕｌｈｅｒｉｎ　（３）低弧垂．降低２倍以上垂度。　和Ｄｏｎａｌｄｓｏｎ研制的　加拿大魁北克水　ＡＣＣＣ导线与ＡＣＳＲ导线相比具有显著　电局发明了一种电缆除冰装置　装置包　的低弛度特性．在高温条件下弧垂不到　括一对导线．导线连接到电缆上．并沿　钢芯铝绞线的１／２．能有效减少架空线　电缆呈螺旋形缠绕．导线连接到电磁脉　的绝缘空间走廊．提高了导线运行的安　冲发生装置上．依靠导线中电磁脉冲．　全性和可靠性　在导线之间产生推斥力振动导线．使导　（４）重量轻１０％一２０％。碳纤维复合　线上的覆冰振碎脱落　通过外部振动器　芯导线的比重约为钢的１／４．在相同的　使冻结导线和拉线振动的方法要求提　外径下．ＡＣＣＣ的铝截面积为常规ＡＣ—　供外部振动源．并且振动会加速线缆疲　ＳＲ导线的１．２９倍　ＡＣＣＣ导线单位长度　劳．对雾凇有一定效果．对雨凇效果有　重量比常规ＡＣＳＲ导线轻１０％一２０％．显　限．除冰效果不佳　示了ＡＣＣＣ导线重量轻的优点　自身重　（４）电脉冲除冰法。采用电容组向　量的减轻．更增加其在冰雪中的承载能　线圈放电．由线圈产生强磁场．在置于　力。　线圈附近的导线板上产生一个幅值高、　４．４提高电网规划设计质量。　持续时间短的机械力．使冰破裂而脱　在电网规划设计阶段要进行广泛　落　目前尚未在输电线路除冰领域发挥　的调查研究．搞清楚电网经过区域历史　实效。　上出现过的覆冰灾害状况．确定正确的　４．３新材料的应用　抗御覆冰灾害的标准。国家电网公司　复合芯软铝导线（美国名ＡＣＣＣ导　２００８年３月１日宣布．将调整电网设　线）为远东控股集团有限公司全资子公　计、建设的企业标准．以提高电网大范　司一远东复合技术有限公司与美国　围抗冰能力　根据国家电网公司公布的　ＣＴＣ公司合作开发生产．其结构为芯线　相关调整方案：３５　３３０ｋＶ电网设防标　由碳纤维为中心层和玻璃包覆制成的　准由１５年一遇提高到３０年一遇，　单根芯棒．以此替代常规钢芯铝绞线钢　５００ｋＶ电网设防标准由３０年一遇提高　芯．外层与邻外层铝线股为梯形截面。　到５０年一遇．７５０ｋＶ电网设防标准５０　这项用碳纤维材料开发的新型导线具　年一遇．正在建设特高压工程灾防标准　有耐高温、大容量、低弧垂、低能耗、重　１００年一遇的要求　ＰＩＯＮＥＥＲＩＮＧ　ＷｌＴＨ　ＳＣＩＥＮＣＥ＆ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ　ＭＯＮＴＨＬＹ　ＮＯ．９　２０１　２　１７７　多项式相位信号参数估计　王　琴　（海南医学院　海南　海口　５７１１０１）　摘要：多项式相位信号是一类非平稳信号，它主要用来建模与工程应用。对单个多项式相位信号先　利用多项式拟合法原理估计出相位的最高阶数，再利用Ｎ阶消失矩的小波消去Ｎ一１阶多项式的基本理　论．依次消去相位中不同阶次的项，最终完成多项式相位的系数估计。仿真实验证明，本文方法具有简单　可行、准确率高的优点。　关键词：多项式相位信号；小波变换；小波消失矩；参数估计　中图分类号：ＴＭ７４４　文献标识码：Ａ　展开式为：　在很多工程应用．如通信、雷达或　声纳等行业中所遇到的信号通常都涉　及振幅和调频，在实际观察中，一大类　１基本理论　＝　ＰＰＳ模型：离散形式的单分量Ｍ阶　ＰＰＳ表示如下：　厂（　）的小波变换为：　（４）　这种调频相位函数可以表示成关于时　间的多项式函数　相应地，这些信号就　叫做多项式相位信号（Ｐｏｌｙｎｏｍｉａｌ　Ｐｈａｓｅ　Ｓｉｇｎａｌｓ－－ＰＰＳ）。ＰＰＳ为许多不同领域的　ｓ　ｎ）＝ｂｏｅｘｐｌ『　Ｎ一１　足：　ｏ１ｌ＇２，…，　（１）　＝　㈤　其中，　（ｔ）是ｍ阶消失矩，从式（５）　应用诸如合成孔径雷达（ＳＡＲ）成像和移　动通信信号处理等都提供了一个很好　的模型参考　对于ＰＰＳ的研究．最大概率（ＭＬ）　消失矩定义：如果小波函数　（ｆ）满　可看出厂（　）的小波变换等价于对　￡）求　Ｍ阶导数。　估计多项式系数：Ｍ阶多项式厂（￡）＝　Ｉ￡　（ｔ）ｄ￡＝０，　：０，１，…，Ｎ一１，　（２）　算法是一个比较经典的方法．它有很好　的估计性能，之后由Ｐｅｌｅｇ提出的基于　∑　通过阶次不大于Ｍ的不同　ｌ　Ｉｔ　ｌ　（　）　＜＋　矗　消失矩小波　（　）（ｎ≤　）作小波变换，　通过式（５）可得：　（０　ｎ＝ｌ，２，…，Ｍ一１（６）　高阶模糊函数（Ｈｉｇｈ—ｏｒｄｅｒ　Ａｍｂｉｇｕｉｔｙ　Ｆｕｎｃｔｉｏｎ　ＨＡＦ）的算法．对ＰＰＳ检测有　就称　（　）具有Ⅳ阶消失矩，　很大的帮助．但是这两种方法的运算量　都很大．这无疑给实际运用带来很多的　不便。　根据（２）式知．任意的ｍ＜￣Ｎ－１次多　ｍ　项式　（　）＝　缸　与具有？ｖ阶消失矩　ｋ－－Ｏ　所以，估计Ｍ阶多项式函数－厂（　）＝　（３）　笔者利用小波分析的相关理论．对　单分量ＰＰＳ进行相位估计．与多项式拟　合方法相比较．本方法估计精度更高。　抗噪能力更强　的Ｏ（ｔ）作小波变换．都有：　（尸ｍ（　），　（　））＝０，０≤ｍ＜￣Ｎ－１　∑　的系数可通过不同的消失　泰勒公式：函数ｆ（ｔ）在ｔ＝Ｏ处有直　￡）在ｔｏ＝Ｏ处的泰勒　至Ｎ＋Ｉ阶导数，则厂（．矩的小波对　）进行处理。　根据以上讨论．高压输电线路在防　止覆冰导致杆塔倾覆问题的发生．应从　新技术、新材料，采取合理措施，保证电　力线路的安全运行．促进国民经济的健　国新技术新产品，２０１０（２）　３冯雄伟．探讨对郴州输电线路冰灾的处理　设计上就着重考虑．加强杆塔的设计强　度．注意线路路径的选取．适当减小档　距．减小耐张段的长度．这样就从根本　康发展。　参考文献　１魏长喜．１１０ｋＶ线路覆冰防范措施及对策　对策与措施［Ｊ］．广东科技，２０１０（４）　４山霞．舒乃秋．关于架空输电线除冰措施　的研究［Ｊ］．高电压技术，２００６（４）　上加强了线路的结构强度．就像给人打　了疫苗．增加了对疾病的抵抗力一样：　另一方面．提高设计标准．开发和采用　收稿日期：２０１２－－０６—０３　（责任编辑梁工）　［Ｊ］．四川电力技术，２０１０（３）　２杨小桐．输电线路运行事故与维护［Ｊ］．中　１７８　科技创业月刊２０１２年第９期