高壓輸電線路覆冰狀態(tài)監(jiān)測與除冰技術(shù)研究.pdf

1、高壓輸電線路的覆冰災(zāi)害是國內(nèi)外普遍關(guān)注的問題。在極端的低溫氣象條件下，線路上容易形成覆冰，會造成相間閃絡(luò)，增加導(dǎo)線的張力和塔架等金具的支承載荷，嚴(yán)重時會造成斷線、倒塔、電網(wǎng)列解等事故。隨著我國大電網(wǎng)的建設(shè)和發(fā)展，電網(wǎng)運(yùn)行的穩(wěn)定和安全要求逐漸提高，因此，為保障電網(wǎng)對抗冰災(zāi)的能力，高壓輸電線路的覆冰監(jiān)測及除冰技術(shù)日益成為急需解決的重大課題之一。
　　目前，國際上普遍采用的除冰方法大致可分為機(jī)械式除冰、熱力融冰和被動法等。在高壓輸電線路

2、除冰技術(shù)方法中，能耗大小、除冰效率、安全性和適用范圍是其工程實(shí)施可行性高低的主要評價依據(jù)。本文通過高壓輸電線路覆冰的動力學(xué)特性、熱力學(xué)融冰過程、除冰技術(shù)與除冰裝置等方面的研究，提出工程實(shí)施性高的除冰技術(shù)方法。
　　覆冰狀態(tài)的實(shí)時監(jiān)測是高壓輸電線路除冰技術(shù)實(shí)施的一個重要前提。由于覆冰線路所處的地理?xiàng)l件具有多樣性，并且氣象條件具有隨機(jī)性，適用于覆冰線路狀態(tài)監(jiān)測的條件不盡相同，因此，其狀態(tài)監(jiān)測的種類較多。本文首先提出一種高壓輸電線路覆冰

3、狀態(tài)的智能監(jiān)測方法，通過喚醒式工作方式，能夠?qū)崿F(xiàn)導(dǎo)線覆冰實(shí)時預(yù)警、覆冰厚度監(jiān)測、氣象數(shù)據(jù)查詢、現(xiàn)場圖像遠(yuǎn)程監(jiān)控等功能，為選取合理的高壓輸電線路除冰技術(shù)方法，提供可靠的前提智能監(jiān)測依據(jù)。
　　為得到本文的計算分析所需的覆冰參數(shù)，研究單軸冰的力學(xué)性能，對其壓縮強(qiáng)度和彈性模量進(jìn)行試驗(yàn);研究導(dǎo)線覆冰的力學(xué)性能，對不同截面導(dǎo)線覆冰，進(jìn)行強(qiáng)度試驗(yàn)，得到不同溫度、不同截面導(dǎo)線覆冰的壓縮強(qiáng)度。
　　從熱力學(xué)角度分析高壓輸電線路融冰的非線性過

4、程，針對融冰時流體產(chǎn)生的熱阻難以精確確定，應(yīng)用介值定理，計算覆冰導(dǎo)線在極限流體熱阻下的融冰時間，得到平均融冰時間。相對誤差分析表明，平均融冰時間產(chǎn)生的誤差小于5％。在此基礎(chǔ)上，重點(diǎn)分析風(fēng)載條件下覆冰厚度、對流換熱系數(shù)等對平均融冰時間的影響。計算結(jié)果表明，平均融冰時間隨著覆冰厚度和對流換熱系數(shù)的增加而增加，隨環(huán)境溫度的降低而增加。
　　建立覆冰導(dǎo)線的振動模型，分析高壓輸電線路除冰技術(shù)工程實(shí)施可行的位移邊界條件，研究不同激勵位移下，覆

5、冰導(dǎo)線的動力響應(yīng)。結(jié)果表明，導(dǎo)線覆冰區(qū)域的應(yīng)力幅值隨著激勵頻率和位移的增大而增大。根據(jù)導(dǎo)線上覆冰區(qū)域的應(yīng)力幅值，得到高壓輸電線路除冰技術(shù)合理的激勵位移參數(shù)。
　　提出高壓輸電線路的耦合共振除冰技術(shù)，計算圓柱形、橢圓形、扇形雨凇導(dǎo)的固有頻率，得到隨雨凇厚度、約束長度、橢圓長半軸、扇形半徑的變化趨勢，對導(dǎo)線雨凇區(qū)域的應(yīng)力幅值進(jìn)行分析研究和對比。結(jié)果顯示，計算參數(shù)下，雨凇區(qū)域的應(yīng)力幅值大于其破碎強(qiáng)度。
　　提出高壓輸電線路的接觸式