论电力系统的保护

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1、论电力系统设施的保护电，是个家喻户晓的名词。当今人们的生活都离不开它。 中午煮饭的电饭煲要用电；常用的电冰箱、电视、空调、电脑、风扇 都要用电；在漆黑的夜晚给予我们光明的电灯也要用电！所以说在日常生活生 活中一天停电就像天塌下来一样，痛苦极了！大人看不新闻；老人不能用高科 技来煮饭；真是“一日无电，百事荒芜”。但是，你知道吗？电力部门和电力 工人为了保证我们每家每户的用电，就连大年 30 年夜饭的时间都在工作的岗位 上。 2008 年 1 月 12 日以来，我县普遍降雪，26 日至 28 日降大到暴雪，2 月 1 日再降大雪。这次降雪时间之长、积雪之深，为 50 年一遇。因雪灾以及冰雪融 化造

2、成的次生灾害，给人民群众生产生活带来严重损失和困难，电力基础设施 受到严重损毁。据统计，全县 16 个乡镇均不同程度受灾，受灾人口达 42.9 万， 造成经济损失达 4.52 亿元。重要基础设施方面，电力基础设施及有关设备受损 严重。倒塌折断电线杆 300 多根，多处电力设施损坏；2000 多门电话不能正常 通话，6000 多户通信受到影响。由于供电线路受损而直接导致工业方面的重大 损失。规模以上工业企业在雪灾中有 33 家受到损失，直接经济损失 1183 万元， 间接损失 2407 万元。 由此可见，电力系统基础设施的保护就成为必须。输电线路覆冰的危害1.1 过负载危害过负载危害，即导线覆冰

3、超过设计抗冰厚度(覆冰后质量、风压面积增加)而导 致的事故。机械事故包括：金具损坏、导线断股、杆塔损折、绝缘子串翻转、 撞裂等;电气事故，是指覆冰使线路弧垂增大从而造成闪络和烧伤、烧断导线等。1.2 不均匀覆冰或不同期脱冰危害相邻档的不均匀覆冰或线路不同期脱冰会产生张力差，导致导线缩颈或断裂、 绝缘子损伤或破裂、杆塔横担扭转或变形、导线和绝缘子闪络及导线电气间隙 减少而发生闪络等。1.3 覆冰导线舞动危害导线有覆冰且为非对称覆冰(迎风侧厚，背风侧薄)时，线路易发生舞动;大截面 导线比小截面导线易舞动，分裂导线比单导线易舞动;0时导线张力低至 2080N/mm2 易发生舞动。导线舞动的运动轨迹顺

4、线路方向看近似椭圆形，由 于舞动的幅度大，持续时间长，轻则引起相间闪络，损坏地线、导线、金具等 部件，重则导致线路跳闸停电、断线倒塔等严重事故。1.4 绝缘子冰闪危害覆冰改变了绝缘子的电场分布，覆冰中含有污秽等导电杂质时更易造成冰闪。 据统计，2003 年我国 500kV 线路非计划停运原因中冰闪约占 23%，在外力破坏 类原因中居第二位。2004 年 10 月到 2005 年 1 月我国华中地区连续发生了多起 恶性覆冰闪络事故。1963 年 11 月美国西海岸一条 345kV 线路发生绝缘子串覆 冰闪络，在恢复送电 34min 内，覆冰绝缘子由微弱放电迅速发展到全面闪络。 1988 年加拿大

5、魁北克省安那迪变电站连续发生 6 次绝缘子闪络事故，造成该省 大部分地区停电。输电线路覆冰的因素1.1 气象因素输电线路覆冰主要发生在 11 月至次年 3 月间，尤其在入冬和倒春寒时覆冰发生 的频率最高。当温度低于 0时，大气中的小水滴将发生过冷却，气流中过冷 却水滴与处于过冷却水滴包围的输电线路导线发生碰撞，并冻结在导线表面而 形成覆冰。1.2 海拔高程因素就同一个地区来说，一般海拔高程愈高，愈易覆冰，覆冰也愈厚，且多为雾凇; 海拔高程较低处，其冰厚虽较薄，但多为雨凇或混合冻结。1.3 线路走向及悬挂高度因素东西走向的导线覆冰普遍较南北走向的导线覆冰严重。因为冬季覆冰天气大多 为北风或西北风

6、，因此，在严重覆冰地段选择线路走廊时，应尽量避免导线呈 东西走向。1.4 导线直径因素在常见的小于或等于 8m/s 的风速下，直径小于或等于 4cm 的导线，相对较粗的 导线的单位长度覆冰量比相对较细的导线重;对于直径大于 4cm 的导线，单位长 度覆冰重量反比较细的导线轻;在大于 8m/s 的较大风速下，对于任何直径的导 线，导线越粗覆冰越重，但覆冰厚度随导线直径的增加而减小。1.5 导线表面电场因素现场观测及试验研究表明，电场强度较小时导线覆冰量、冰厚及密度随电场强 度增加而增加，可当电场足够高时，带电导线的覆冰比不带电导线覆冰少很多， 覆冰量与电压极性有明显关系;此外，在强电场作用下，导

7、线覆冰的密度也较无 电场时小。目前，县调（县级供电公司），地调（市级供电公司），省调（省供电公 司、直辖市的供电公司），网调（如东北电网公司，华东电网公司），国调 （国家电力公司）等多家电力部门所采用的常见融冰方法有 30。根据工作原理， 这些除冰技术可归纳为以下四类:热力除(融)冰法、机械除冰法、自然被动除冰 法和其它除冰方法。1 热力除(融)冰法热力除(融)冰法是利用附加热源或者自身发热，使冰雪在导线上无法积覆， 或使已经积覆的冰雪熔化。该策略是在 20 世纪 30 年代于参考文献中提出的。 目前讨论较多的热力除冰技术有：高压直流电流除冰技术、交流电流除冰技术、 利用高频高电压激励产生的介

8、电损失除冰技术等。典型应用有：1987 年日本研 制的电阻性铁磁线、1988 年由武汉高压研究所研制的低居里磁热线(这种材料 在温度 0时，磁滞损耗大，发热可阻止积覆冰雪或熔冰;当温度 0时，不需 要熔冰，损耗很小。这种方法除冰的效果较明显，但能量消耗较高、使用成本 高)、短路电流融冰法(加拿大 Manitoba 水电局采用过，湖南电网也大面积采用， 取得了较好的效果。这类方法只能应用于覆冰期，且应用费用较高)。热力除冰 方法效果较明显，但能量损耗大，投资成本高，不适用于远距离防护和除冰。2 机械除冰法机械除冰法，最早的有“ADHOC”法、滑轮铲刮法和强力振动法。 “ADHOC”法，就是用起重

9、机、绝缘作业工具车或采取带电直接作业方式机械除 冰，有时也采用手工除冰或直升飞机除冰，它耗能小，价格低廉，但操作困难， 安全性比较差。滑轮铲刮法，是一种由地面操作人员拉动一个可在线路上行走 的滑轮达到铲除导线覆冰的方法，此种方法是目前唯一得到实际应用的输电线 路除冰的机械方法，但其被动性强，无防冰效果，工作强度大，效率低，易受 地形限制。强力振动法，采用电磁力或电脉冲使导线产生强烈而又在控制范围 内的振动来除冰，对雨淞效果有限，除冰效果不佳。由于机械除冰法在输电线 路上使用时具有操作困难、安全性能不完善等缺点，在我国输电线路应用较少。3 自然被动除冰法自然被动除冰法是利用风或其它自然力的作用，

10、再辅以恰当的人工设备， 例如在导线上安装阻雪环、平衡锤等装置，使冰雪不易在导线上聚结而自行脱 落，从而起到防、除冰作用。此类方法简便易行，成本低，但通常只在特定时 间和地域(如多风季节的山脊、风口)有效，不能全面彻底地防止输电线路覆冰 灾害。而正在研究中的输电线路防覆冰涂料，也是一种被动除冰方法。被动除 冰法虽不能保证可靠除冰，但无需附加能量;虽不能阻止冰的形成，但有助于限 制冰灾。此外还有 500 千伏线路可移动直流融冰装置2008 年 12 月 16 日，国网电力科学研究院自主开发研制的“500kV 输电线 路可移动直流融冰装置”最大输出电流达到 4500A，输电线路最大温升达到 36。

11、其中，车载可移动直流融冰装置额定交流输入电压 35 千伏，额定容量 30 兆瓦、额定运行电流 4000 安，满足 50 公里长 500 千伏输电线路直流融冰的 要求，提高电网应对极端天气灾害的能力。 有了目前的各项应急措施，可以在覆冰的时候保护好电力设施。 但上述的融（除）冰方法都受到自然环境等因素的影响，且成本高耗电量大。 因此，找到一种全能且环保的融冰方法称为迫不及待。 根据输电线路的特点可以应用绝缘轻质材料研制一种节能智能除冰机器人 。可应用于各种条件下的线路。这样，既省下了大量的电能又为电力工人带来 了福星。 此外，电力设施还遭受着其他的威胁。 例如，在野外的电线杆塔上，经常会有蛇沿斜

12、拉线爬到顶端偷吃鸟蛋，造 成大面积高压电路短路，给电力系统的维护工作造成极大困扰。因此在拉线上 装一种阻止蛇上爬的障碍装置，既能保护电力系统设施的安全又能保护蛇的生 命。这种装置利用 4 个圆球灵活转动的扭力做成球形滚动装置，让蛇在向上爬 的过程中失去了支撑点，从而成功地阻止了蛇沿着斜拉线向上爬。蛇毒可以让人一招毙命，但其价值却堪比黄金。危险的取毒工作让人望而 生畏，再加上取毒技术的落后，直接导致所取蛇毒的质量很差，而蛇毒的药用 研究也长期苦于没有高质量的蛇毒而止步不前。为此该装置保护了珍贵的蛇又 保护了电力设施。真正的实现了人与环境的和谐。作为电力学院的学生，我对电力系统设施等充满了好奇。参阅了大量的书 籍以及杂志，希望能为以后的工作打下基础。罗茜学号：200920482010 年 02 月 15 日