[发明专利]一种对输电线带负载融化线路、杆塔、绝缘子表面覆冰的装置

说明书

技术领域

本发明是一种涉及对架空输电线路(导线和避雷线)带负载(正在供电、输送电力、在线)融化线路、杆塔、绝缘子表面覆冰的装置，尤其是一种融化供电线路、杆塔、绝缘子表面冰层、凝冰、挂冰、覆冰、结冰的融冰装置，不必停止供电就可以在线融冰。

背景技术

2008年1月份到2月份期间，中国南方发生了大范围的雪灾、冻雨灾害，导致广泛地区的高压大功率供电线路因线路表面覆冰严重，大量架空供电线路断落、支撑架空线路的杆塔(在供电专业俗称基础，塔基，基，铁塔)大量倒塌(倒塔)。

高寒同时又是高湿度地带超高压输电线路表面覆冰是世界性难解决的题目，目前的困难在于架空线路漫长，不少线路要跨越人迹罕到的高山和冰冻地带，停止输电而依靠人工除冰是不现实地。

提高输变电设备和线路承受覆冰厚度，就要求基础建设的费用以立方关系正比例关系急剧上升到无法接受的程度，而且，2008年中国发生的线路表面覆冰厚度，普遍达到50毫米到60毫米，个别线路表面覆冰厚度达到100毫米。网友“我不是火星人”等于2008年2月3日在网络《天涯社区》撰文，说明直径5cm左右的电线，其外层结的冰圈直径50cm甚至更加夸张。国内外当前还没有可选用的定型塔，就是设计出来，造价增加的天文数字是发达国家都无法接受的。

目前有采用通过自耦变压器升压后在双分裂导线形成低压回路，产生增加的电流，通过增加导线发热自动融化覆冰。这不适用于超高压大功率输电线路，因为高电压等级的自耦变压器造价高，体积庞大，消耗大量绝缘材料的同时，也相应增加了铜导线和硅钢片的用量，降低了铁芯窗口的铜导线填充比例；融冰能源产生的变压器不能与大地悬浮，电压等级高，对供电安全和可靠性有限；不能用于单股线路，所需设备也同样是巨大的；《天涯社区》上的网友“xiaohuaslh”、“憨九”等撰文，长距离超高压大功率输电线路的阻性分量(也就是可以发热的那部分)还不及感性分量(感抗，不发热)的1/3，而500kV交流输电线路的直流电阻只有交流阻抗的10～9.6左右，相差一个数量级，变压器容量绝大部分没有用在融冰上。因为所需设备电压等级高、换流设备投资昂贵、结构复杂和使用困难，适合于低压和中压场合，所以这技术目前在220kV上都用得不多，500kV就更不用说了。用直流电流加热融冰可以解决这一问题，但直流电源的切换或叠加在交流电流上都是相当麻烦以致设备庞大、复杂而没有现实意义。

所以通常的方法，是采用停止该线路的输电，用低压、大电流对该线路加热除冰，也称为短路融冰。因为供电系统是相互连成网络，电力系统规模越大，安全稳定的问题越复杂；中国科学院数学与系统研究所的一项长期的国家安全研究课题，就是电力系统的稳定性分析；局部供电线路的停止供电进行融冰操作前，要经过电网调度控制人员的通盘复杂考虑，将这条供电线路输送的电能，暂时由其他供电线路承担，跨省区的供电部门又不可能将所有线路同时全部停下来进行融冰，线路短路融冰对电网正常的运行方式影响很大，有时甚至还需要对用户限电以至停电，在目前这种脆弱的电网结构下，部分线路短路融冰方式调整难度很大。2008年春天中国南方的冰冻来得快、时间长、面积广，大量线路同时结冰，导致部分线路因覆冰严重断线、倒塔。

结果引起大区域的电力机车中断了电源供应，铁路调度系统的信号传输、控制系统、调度系统、电动扳道叉驱动系统停止工作，连内燃机车也无法运行，造成南方铁路系统大范围瘫痪。

长度几百公里以至几千公里超高压供电线路，远途地理、气候条件参差不一，俗话说一山有四季、十里不同天。有的地方结冰多，有的地方少，有的地方甚至没有结冰。都用同样的融冰电流，其必然的结果是原来没有结冰的地方过载烧毁导线或者不可逆地降低线路的机械强度。

超高压直流输电的综合技术指标高于工频交流输电，因为对供变电设备要求高，经过几十年的逐步发展，还未全面采用。无论是在工频交流输电在线叠加直流电流融冰，还是停止输送交流电能，用直流电流融冰；或者在已经完全直流供电线路上，增加直流电流融冰，在交直流电流的隔离上、在交直流的变流设备上、在交直流输变电设备的兼容上、在隔离、切换和调节的操作上、在维持相间电流平衡上，都远远比用交流电流融冰要复杂和困难，成本相当高，设计困难。

对于超高压输电线路短路融冰的电流一般是3000安培到7200安培，电压20千伏到40千伏，其功率也是巨大的；为了克服漫长线路的电感份量，为了有选择地局部进行短路融冰操作，国内外目前都有移动发电车，因为所需功率仍然大，其设备庞大，无法进入山区无良好道路的现场操作。

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