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2008年初,我国南方地区发生了罕见的雪灾。在这次灾害中,南方地区电网,特别是高压架空线路遭到了巨大的损失。而架空线路的损失绝大部分是由于导线覆冰过重,超过铁塔负荷能力从而使得铁塔倒塌。而在平时雨雪天气不严重的时候,南方地区出现的雾凇和雨凇现象造成的线路覆冰,也会使线路出现舞动、闪络、烧伤。所以导线覆冰对电力系统的安全及稳定运行具有严重的安全隐患,应当被积极防御。
目前,国内外除冰技术有30余种,主要划分为3类:热力融冰法、机械除冰法、被动除冰法。而防冰,是在导线未出现覆冰前采取的一种积极措施,是防止覆冰事故的治本方法。目前,国内外防覆冰事故技术和方法不多,且多处于理论研究阶段,包括:1)、在设计阶段注意线路走向,避免穿越易覆冰地段;2)、在设计阶段提高线路安全系数,加大杆塔承载力以提高防冰能力;3)、临界电流防冰法;4)、导线表面涂抹憎水性材料。根据南方地区实际情况,针对提高杆塔承载力及临界电流防冰法两种方法进行详细分析。
杆塔荷载主要来源为:杆塔自身风荷载、导地线产生的荷载、不可预见或偶然荷载。线路覆冰对线路杆塔增加的荷载主要产生于导地线对杆塔产生的荷载。根据气象记录、导线覆冰的力学机理得到理论上可能出现的导线覆冰量计算公式,再计算覆冰对杆塔荷载的影响,最后得到为防止覆冰而增加的铁塔荷载的计算公式。
在讨论了影响架空线路覆冰的因素的基础上,理论推导了有关的临界电流防冰法的计算公式。并针对导线覆冰问题的线路重构数学模型,进行验证性试算,得出结论,重构后的网络有功功率损耗比重构前分别有所降低,并且存在覆冰隐患的支路中的电流均大于其临界电流值。这说明在降低网络损耗的同时,可以实现局部线路的防冰。
以上论述,为南方地区架空输电线路防止线路覆冰事故提供了理论参考。