摘要：随着我国经济高速增长，能源问题成为当今社会关注的一大焦点，为了实现我国有限能源资源的高效利用，更大范围内优化配置电力资源，规划建设了大量高压、特高压电网，其安全稳定运行显得尤为重要。在架空输电线路中，覆冰灾害是最典型的灾害之一，当线路覆冰严重时，会使线路弧垂增大，当线路发生风振舞动时，线路间容易发生闪络，严重时会导致线路跳闸，从而影响线路正常运行。同时，铁塔两侧的覆冰厚度差异较大，塔顶受到的不平衡张力会随之增大，当铁塔不能承受这种载荷，便会导致掉线或杆塔倒塌。不同相导线之间可以将其短接成回路，地线则需要相关电力人员临时短接导地线，传统融冰方法需要人工登塔接线，完成效率较低且安全隐患很大。
关键词：输电线路；地线融冰；接线装置；应用；发展现状
1融冰机理分析
为实现地线融冰，需将覆冰区架空地线绝缘起来，利用地线自动融冰接线小型化装置使导地线连接起来，使导线上电流通入地线，使其获得足够大的电流，产生的热量使地线温度在短时间内升高，从而使将地线表面覆冰融化。
输电线路覆冰是一种热量交换过程，其主要通过传导、对流和蒸发实现，当大气中的水遇到低温，低于其凝固点，即环境温度低于水分凝固点，且有风速时，水分在地线表面运动，从而在地线表面放热形成覆冰。根据覆冰柱体内部融冰的相关研究，建立相应的融冰模型。
根据模型，融冰过程大致可分为两阶段，第一个阶段是圆柱体被冰完全包围的融冰，第二个阶段是将圆柱体上的冰剪破，当冰和圆柱体的接触面较小时，覆冰因自身重力将从表面脱落出来。
2地线融冰自动接线装置
2.1自动接线装置的结构组成和运行过程
地线融冰自动接线装置类似于旋转式的刀闸类开关，通过执行合闸和分闸动作来完成导线和地线的接通和断开。其主要结构包括传动机构、开合导电器、保护设施、跳线串取电器、控制箱和电源等。其中，传动机构、开合导电器、跳线串取电器和保护设施安装于铁塔上，开合导电器通过软铜连接线与地线相连，跳线串取电器通过取电器与导线相连。在
未融冰时，开合导电器处于水平位置，被保护设施内的保护锁悬挂，防止坠落。当需要融冰时，操作人员携带控制箱和电源至铁塔下，先通过沿塔而下的控制线和电源线与塔上的部件对接，依次完成保护锁开锁、开合导电器合闸动作，使地线与导线处于接通状态，变电站开始通电融冰。融冰结束后再依次完成开合导电器分闸、保护锁闭锁动作，使装置恢复未融冰时的状态，之后断开控制箱和电源，并将其带回变电站妥善保管。
2.2合流取电器
合流取电器主要由合流线夹和取电器构成。合流线夹的作用是将分裂架空地线上的电流汇集并通过导电杆最终传输至架空地线。取电器与导线相连，将导线上的电流汇入合流线夹，进而通过融冰装置导入地线，合流线夹是整个装置的关键通电零部件，其自身的冰雪防护也是非常重要的，因此合流线夹设计有专门的冰雪保护罩。
2.3APN专用网络的建立
拟采用专网APN，申请物联网卡绑定铁塔侧终端的设备使用，其接入点由移动运营商专门配置，指向变电站服务器所在的静态IP地址，该静态IP地址具有唯一性，由变电站所申请
的数据专线提供，仅有系统允许的终端才可以与服务器进行交互访问，如此一来，在铁塔侧和变电站之间建立专用通道，与公网和其他网络隔离。由于终端设备和移动运营商要进行双向的鉴权和认证，即便是发生物联网卡被取出插入其他设备，该设备也会因无法完成与移动运营商的鉴权而被排除在专用通道之外，从而保障了通道的安全性。
2.4蓄电池容量的计算
1)维持系统持续在线运行状态的蓄电池容量。在线运行过程是由各传感器和其他在线运行元件完成,包括温湿度传感器、接近传感器、通信管理机、通信芯片、智能电源管理模块、元器件运行状态采集模块等。由于系统采集工作一般是每隔一段时间进行,因此可将该过程分为静态工作阶段和采集工作阶段,静态工作阶段仅保持各元件处于待机状态,系统低功耗运行,采集工作阶段各元件开始采集数据并传送至控制主机,功耗相对较高。
2)维持融冰工作阶段所需的蓄电池容量。在融冰工作进行阶段,除了系统在线运行功耗,还有融冰操作的即时功耗,主要有带动刀闸转动的电机运行功耗、完成图像采集工作的摄像机的功耗和开关状态采集传感器的运行功耗等。上述三种设备的运行,电机的工作状态持续时间较短,单次合闸和分闸各不超过5min,则一次融冰电机工作时间不超过10min;摄像机和开关
状态采集传感器的工作时间基本与线路通直流电融冰时间相同,约3h。假设30天内每周需要融冰一次,则蓄电池需要满足4次融冰工作所需的功耗。
2.5保护设施
保护设施主要由外壳保护罩和保护锁组成，外壳保护罩可以有效防止开合导电器的触头在冬季被冰雪包敷，保护锁的主要元件有推杆电机、限位开关和接触杆等。地线融冰自动接线装置分闸到位时，开合导电器的门型防坠卡环顶住接触杆使其另一端触碰到限位开关，限位开关发出分闸到位信号使传动机构的电机停转，然后控制推杆电机推出推杆，穿过防坠卡环，悬挂住开合导电器。合闸时动作相反，先缩回推杆，再使开合导电器离开接触杆，限位开关状态变化，传出正在合闸信号。
2.6电路控制装置
本次自动融冰装置包括直流电源、按钮、电源线、信号线、接触器等零部件，电气控制装置用来控制自动融冰装置正反转，以及导电杆伸缩，合闸，同时控制锁紧机构开锁、闭锁，自动融冰接线装置所有控制均集成在电气控制箱内。
输电线路覆冰
(1)电气控制箱。本次采用的电气控制箱重量轻、体积小便于携带。工作模式按运行方式可分为正常、应急、人工三种模式。本次设计的电气控制箱，通过按钮和遥控控制，融冰时，根据需要，只在按下电气控制箱的按钮，即可使导、地线间连接，无需施工人员登塔接线，避免了相应的安全事故，同时，导地线连接只需30s，可使导线电流快速导入地线，有效把握了地线融冰的最佳时间，大大缩短输电线路停电时间。
(2)锁线柜。在夏季及不结冰季节期间，需要对的电源线、信号线、气管进行防护，为此设计了相应的锁线柜，锁线柜安装于距地面5米的横担上。当完成地线融冰时，将电源线及其他线放于锁线柜中，有效防止雨雪对线路的损坏，同时可起到防盗作用。
结论
本文所述的地线融冰自动接线装置，操作人员于只需在地面操作电气控制箱按钮，通过装置即可轻松实现架空输电线路导地线的连接，实现自动接线，时间仅需要30S左右，可在冰层刚形成时有效把握融冰的最佳时机，大大缩短了输电线路停运时间，避免长时间停电给电网带来巨大损失。装置中的全部部位均有雨雪、冰冻防护罩，保证了在覆冰状态下的安全应用。地线融冰自动接线装置导流能力强、操作安全性高，可稳定运行，值得进一步
推广应用。
参考文献：
[1]刘振亚.加快建设坚强国家电网促进中国能源可持续发展[J].中国电力，2006,39(09):1-3.
[2]王永胜.架空地线的绝缘化改造及融冰思路研究[J].广东科技，2014,26(6):57-58.
豫公网安备41160202000603
站长QQ:729038198
关于我们
投诉建议