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输电线路除冰技术与装置

文档作者：李培国高继法李永军王钰文档来源： 1．中国电力科学研究院 2．大庆石油管理局电力总公司		点击数：	更新时间： 2025年07月12日
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上一篇：输电线路的环保设计

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输电线路除冰技术与装置
李培国 ，高继法 ，李永军 ，王钰
(1．中国电力科学研究院，北京100085；2．大庆石油管理局电力总公司，黑龙江大庆163453)
摘要：介绍了用于输电线路除冰的技术厦相应设备，重点介绍了蔓国在电脉冲睁冰方面的研完情观厦饿罗斯利用可
控硅整流技术研制的融冰与无功静朴双用逢综告装王的情巩。
关键词：输电线路；除冰；技术；装置
中围分类号：rFM726
高寒地区输电线路冬季因受冰雪危害引起的供电中断
事故通常都是较严重的，其修复工作难度大，周期长，停电影
响面积广．因此一直是全世界范围内需要解决的难点问题。
各国的研究人员设计出不少方案，用以提前将导线上的积雪、
覆冰去脒，避免弓J起击穿、断线舞动等事故 目前常用的方法仍
然是采用增加线路电流使之发热将冰雪融化防患于未然_l】。
另外，也有研究者提出了电脉冲陈冰的方法 。，并做了许多试
验工作，虽然最终未获成功，却也积累了许多宝贵经验。
冰害对电力系统来讲是个季节性危害．为陈冰而配置的
变电站设备，其使用也是季节性的，即使是在冬季，除冰装置
也不是一直在使用，而是短时使用。如果在非陈冰时间将其
闲置不用也是一种比较大的浪费，因而有些研究者提出的将
加热融冰设备与无功静止补偿装置台二为一的方案⋯，从技
术经济比较上应具有较大优势，并且获得了一定的运行经
验，是值得推广的。
1 电脉冲除冰的尝试
据文献[2]介绍，电脉冲陈冰(Electro—ImpulseDe-Ieiiag，
EIDI)技术出现于第二次世界大战之前，其基本原理即是采
用电容器组向线圈放电，由线圈产生强磁场，在置于线圈附
近的导电板(即目标物)上产生一个幅值高、持续时间短的机
械力，使冰破裂而脱落。此方法在飞机除冰方面有成功的经
验嘲．在此情况下，导电极即是飞机机翼或其他部位的铝质表
面。当施加此脉冲时，电动力引起铝质表面轻微的收鳍和扩
张， 使得附着在上面的冰槽落， 从而达到除冰的目的。
EIDI装置的电气原理如图1所示。
围l中的目标物可以是待除冰物体(比如飞机机翼)，或
者是铝板(此铝板与待陈冰物体相连接)，或者是另一个线圈
(此线圈与待除冰物体相连)。对输电线路除冰，目标物可以
是后两种形式。
美国堪萨斯州的w 协州立大学提出的{暂电线路EIDl
装置示意图如图2所示。
每根电线杆上安装1个ElDl单元，其中包括了贮能电
容器，可控硅及相应的电子线路。每个柱上单元可以带6组
能
电容器
图1 EIDI装置电气原理
====
、、
卫旦D
图2 输电线路EIDI装置安装示意
EIDI执行器，每一个执行器包括脉冲线圈和耳标物，目标物
是与导线直接相连的线圈。贮能电容器及EIDI单元中其他
部件直接由线路上的电流互感器或电压互感器供电。EIDI单
元可以遥控，并且可以通过几种形式的冰探测器来自动控制
其动作：当探测器给出指示覆冰情况的信号后，EIDI单元动
作，向执行器中的脉冲线圈发出脉冲电流，执行器由此获得
的冲击力将使冰雪从导线脱落。在对所设计的EIDI装置进
行改进并用于实际线路除冰之前，研究者成功地将一段3Ⅲ
长，477MCMACSR型导线上12．5mm厚的覆冰去障，说明此
方法有可能在实际线路上取得成功。此试验中贮能电容器为
600 F，充电电压为1．75kV，估算的冲击力约4．5 kN，模拟线
路档距张力约2kN。
但是，当将此装置(仍使用6OOOr"，1．75 kV)用于专门建
设的100m长档距的试验线段上时，它仅能去除约3~5 m长
的一段上的覆冰，脉冲振动虽然能继续沿导线向档距中部传
播．但空间陡度已不足以使覆冰脱落。试验中覆冰厚度从
18n皿变化，并不影响有效去除覆冰段的长度。将充电电压
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电力设备 第3卷
增加至2．2kV可以明显改善除冰能力，但由于此时导线运动
过分剧烈，因此试验没有继续往下进行。
文献：2]的作者们停止了他们的研究工作，一方面是因
为技术上还不成熟，试验投有达到预期的目的，另一方面是
考虑到每根杆上都装设EIDI设备，费用过高。不过此技术的
优点也是明显的，主要是没有运动部件，安全可靠。
2 加热融冰技术—— 用于加热融冰与无功静补的
双用途可控硅整流装置
目前技术上较成熟的高压输电线路自动除冰技术是采
用增加导线中的电流，使之超过工作电流，引起导线发热，从
而使附着在导线上的冰、雪、雾凇等融化脱落，达到去除它们
的目的。加热融冰技术既可采用交流电流，也可采用直流电
流。冰害较严重的前苏联自1972年开始使用二极管整流装
置融冰，现在则采用可控硅整流装置 。
可控硅技术发展到今天，建造融冰用的各种电压、电流
可控整流装置已不成同题，主要还是对具体工程而言其技术
经济比较上是否满足要求。考虑到融冰装置每年只工作有限
的天数，在其余时间就可以将其整流部分用于其他的功能，
比如其可控硅整流器用作无功静止补偿。这样，在技术经济
上比较合理
根据这种思路．俄罗斯直流研究院(HHHITT)研制成功
了2个电压等级的可控硅整流融冰装置“ ：14kV(由11 kV交
流母线供电)和50kV(由38．5 kV交流母线供电)。14kV装置
的额定功率为14MW(型号BYFIF-1000-14)，50kv装置的额
定功率为50MW(型号BYIU"一11300-50)。50MW 装置于1994
年在变电站投运，用于一条315 km长的110kV输电线路的
除冰。
选种融冰装置包括1台型号为T．KTH-40000／4tXX~／
40000的三绕组(115／38．5／11．0kv)变压器、具有典型保护的
高低压侧开关和刀闸、可控硅整流器BYFiF一1000-50(包括控
制系统、调节系统、保护系统、自动化系统、整流阀强迫空冷
系统等)、连接110 kV线路和融冰装置的母线及开关装置。
通过计算选定采用板状可控硅(型号T153-630)，每个阀
包古40个串联的单元(预留10％裕度)，每个单元都具有分
压和阻尼回路、控制脉冲形成回路和可控硅阳极保护回路。
可控硅单元如图3所示
整流器置于配电装置区专门的小同内，此小同的墙壁为
发泡聚胺酯{6I作，其中安装有三相交流和直流正、负极绝缘
子(套管) 循环拎却空气由位于零电位的风扇供给。为了保
证在长期闲置后的安全投运，专门设计了空气加热器，用于
对可控硅阀的元件进行预热干燥。
可控硅整流融冰装置工作时要在电网中产生电流和电
压谐渡，应该在交、直流两侧安装滤波器。考虑到滤渡装置造
价较高，用户同意不安装滤波器装置 。
实践中采用的融冰方式为r退出运行的线路，其中一相
接正极(或负彀)，另外二相并联接负极(或正极)。融冰时间
为(包括开关倒闸操作时间在内)2-2．5 h。
图3 By兀r-10o0_50型可控硅单元电气原理接线
1一Tl53-630型可控硅；2一丹压与阻尼回路；3，4_I限流电抗器；
5一雪崩保护I6，7一阳极保护元件； 控制脉冲形成回路；
9．--控制变压器
在上述融冰装置的基础上，很容易通过增加一些元件构成
无功静止补偿装置，从而提高整个装置的综合技术经济性能
文献[1]介绍的这种组合装置是在可控硅整流融冰装置的基础
上增加了，，C滤波支路、电抗器和无功调整结点(见图4)。
图4 无功补偿电气原理接线
整个装置的无功取自滤波装置的电容器组，而带有电感
线圈的整流桥则是可调整的无功负载。滤波装置的支路接成
星形并连接到整流桥的人口。每相滤波器由5条谐波支路组
成．其参数如表1所示。整流回路中的电抗器参数 20mH，
1 000A，绝缘等级35 kV，线圈容量(6．3 MVA)为整流桥额定
功率的12 6％ 。
通过调节可控硅阀导通角 获得不同的直流电流分量
厶，当 在0-995A 内变化时，无功功率从一25．4Mvar变化到
28．0Mvar 即，当硅桥关闭时，由滤波支路的电容器组发出无
功功率一25_4Mvar，而当硅桥逐渐开启时，电抗器嗳收越来越
多的无功；当完全开启时，总无功功率为28．0Mvar。
当电抗量为20mH时，整流回路中的电流实际上是个间
断的直流，只有厶达到800A以上才是不问断的。尽管如此，
(下转第90页)
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电力设备 第3卷
续表2
37 威宁特种电力互感器厂 JDZX9-10 I 2001互宇第155号 2001．O9
38 浙江三爱互感器有限公司 JDZ8-10 l 2001互字第162号 2001．09
39 浙江三爱互感器有限公司 JDZ8—35 l 2001互宇第166号 200110
40 宁渡同禾互感器有限公司 JDZXFL10 I 2∞l互宇第l76号 20o1．10
41 上海互感器厂 JDZ-10W3 2001互字第179号 200110
42 广东省四台市互感器厂 JDZX8—10 2001互字第193号 200112
43 大连第一互感器厂 JDZ11—20(20kV) 201)1互宇第．205号 200l_12
44 大连第一互感器厂 JDZX11-20 2001互宇第2O6号 2001．12
45 大连第一互感器厂 JDZ10—10C 2001互宇第207号 2001．12
46 大连第一互感器厂 JDZX10一10C I 2001互宇第208号 2001．12
47 天水长城开关厂 JDZX10-10 l 2001互字第210号 2001l2
48 街阳互感器厂 JDCF-I101／／ I 2001互字第215号 2001．12
3 组合式互感器(见表3)
哀3 试验合格的组合式互盛器产品和企业名录
序号 l 企业名称 产品型号 检验报告编号 检验日期
1 1 杭州盒一电器开发有隈公司 JLSD6-10 2001互字第l7号 2∞1 2
2 l 武汉市国营覆口互感器厂 JLSZ-l0 2001互宇第41号 2001．02
3 f 成都双星高压电气设备有限责任公司 JLS-10 2001互字第66号 200l 05
4 中山市东风高压电器有限公司 JLSQZBW6-10W II 2001互宇第79号 2001 05
5 上海博威电力设备有限公司 JI5B ．10 2001互字第110号 2001 08
6 乐清市登峰高压电器有限公司 JtS-10 2001互字第132号 200L09
7 襄樊华覆电气有限公司 JLS 一35【三相干式) 2001互宇第136号 2001．09
8 I 信阳市电器设备厂 XJ一12(10kV) 2001互字第191号 2001．11
9 1 金坛市盒互电器有限公司 JL5ZV-10W 2001互字第195号 2001．12
l0 l 许昌电能计量设备有限公司 ／LSl一35 2001互宇第212号 200112
11 l 许昌电能计量设备有限公司 JL sz-10 2001互字第213号 2001．12
(电力工业郝电气谩备质量检验刹试中· 互感嚣质检站王晓璃)
(上接第86页)
由于滤波支路的作用，交流侧输入电流的波形质量相当好
高次谐波含量仅为0．6—1 5A。
哀1 滤波支路的参数
谐渡支路 电容量／I*F 电感量／mH
5班 l8j 21．9
7班 9．1 22．6
Il嵌 3l 27．3
13嵌 1 8 33．I
l7嵌 16 4 2．0
由于整流回路的电流是间断型的，电抗器的功率就可以
选择比硅桥的功率小许多倍
3 绪论
(1)美国研究者采用电脉冲法除冰的研究．虽然未能达
到预期目的，但积累了许多宝贵的经验。或许此方法不适合
于输电线路除冰，但在其他领域的应用却是成功的。
(2)俄罗斯将可控硅整流装置用于1lO kV输电线路融
冰取得成功．在此基础上又增加了无功静补的功能，应该说
这项研究成果在技术经济比较上具有综台优势
4 参考文献
1 Ban~6epzxm Ⅱ．I1，ranauoaB．t4．m g~．1llHea10 A y“P BⅡⅡeMHn
BlxmpsMllTe)I~Ⅱ朋Ⅱ舳BKH roaone~a。cTaT蚋ec珊THPHcToPHM
KOMai~caTop．3Ⅱe唧H 。cKHem HI唧，1999
2 Robert1．Egbert．AnInvestigation ofPowerLineDe-IcingbyElee—
tro-ImpulseMethods 89WMO944PW RD
收稿日期：2002472-05
作者前介： 李培国(1962一)，男，博士，高级工程师．从事
高电压技术方面的研究工作。
高继法(1953一) 男，工程师，从事电网管理工作。
李永军(1965-) 男，硕士 工程师，从事供电技术管理工
作
王 钰(1971-)，男，博士，工程师，从事高电压技术方面
的研究工作。

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