导线覆冰对架空输电线路结构的影响

针对2008年初我国南方地区输电线路大面积遭受的覆冰灾害天气,文章以<国家电网公司输变电工程典型设计--500 kV输电线路分册>中的5A-ZB2直线塔(呼称高33 m)为例,分别分析了导线重覆冰对导线应力和杆塔的影响,并提出了预防措施.     

基于3组力传感器和倾角传感器的输电线路导线覆冰在线监测技术

为减小由于传感器数量不足导致的输电线路等值覆冰厚度计算误差,设计了基于3组力传感器和倾角传感器的新型导线覆冰在线监测装置。该装置集成了微气象、导线温度、分布式多杆塔拉力、图像等多项监测功能。建立了相应的等值覆冰厚度力学计算模型,并将该模型与覆冰图像处理技术相结合,给出了一种导线覆冰密度计算方法。新型输电线路覆冰在线监测装置于2013-03在贵州电网220 kV线路洒红Ⅰ回安装运行,2013-03-15—2013-03-18期间,该线路发生轻微覆冰,利用该技术得到等值线路覆冰平均厚度2 mm,而忽略大、小号侧杆塔绝缘子串倾角和导线温度的前期覆冰厚度计算模型得到的覆冰厚度均为0。结果表明该新型输电线路导线覆冰在线监测技术能够全面、准确和灵敏地监测线路的覆冰状况。     

特殊地形下输电线路等值覆冰厚度计算模型有效性分析和改进研究

覆冰是影响电网安全运行的最主要威胁之一。输电线路覆冰在线监测是防治电网覆冰灾害的有效手段,其中称重法获得广泛应用。我国地形复杂多变,特殊地形对输电线路受力有较大影响。为了分析输电线路覆冰在线监测中直线塔输电线路等值覆冰厚度计算模型在常见输电线路纵断面模型下的有效性,文章采用有限元法建立输电线路力学仿真模型,研究输电线路过谷模型、翻山模型以及连续上(下)山模型下输电线路等值覆冰厚度计算结果的准确性,提出考虑等效长度变化的直线塔输电线路等值覆冰厚度计算模型。结果表明,在均匀覆冰下,对于输电线路过谷模型,当杆塔高差系数绝对值不超过0.2时,等值覆冰厚度计算结果与假设值相对误差在16%以内;然而当杆塔高差系数较大时,如杆塔高差系数为–0.3,等值覆冰厚度计算结果与假设值相对误差大于40%。将等值覆冰厚度计算模型改进后,等值覆冰厚度计算结果与假设值相对误差变小,且覆冰厚度越大,相对误差越小。对于输电线路翻山模型和连续上(下)山模型,等值覆冰厚度计算厚度结果相对误差不超过5%。     

基于安全裕度的输电线路覆冰预测方法研究

针对输电线路覆冰灾害事故预测方法的不足,提出基于安全裕度的策略对输电线路的覆冰情况进行预测。通过对覆冰线路模型各种运行工况下的结构失效率数值计算数据的回归分析,得到杆塔的失效评定曲线图,并对其进行预测分析。选取华中某500 kV输电线路中薄弱的杆塔作为研究对象。建立3塔2线输电线路的有限元模型,在覆冰荷载和风荷载不同组合下进行力学仿真计算,对结果数据的回归分析验证了该方法的正确性。本文方法可为准确预测线路覆冰事故、制定防覆冰改造方案提供依据。     

湖南2008年冰灾引起的倒塔原因分析

为分析湖南2008年冰灾引起的倒塔原因,现场调查了2008年湖南冰灾期间≥220kV输电线路的受损情况,发现倒塔线路覆冰厚度主要集中在20～60mm,同时微地形和微气象造成覆冰加重和覆冰的不均匀性,档距、塔形等对线路倒塔也存在影响。分析倒杆断线的形式认为覆冰太厚超过设计值、垂直荷载压垮和不平衡张力拉垮是造成线路倒塔的原因,提出了湖南输电线路抗冰按20mm设计建设最小骨干网架、采用短路融冰等的具体建议,以供杆塔的防冰工作参考。     

覆冰工况下耐张塔失效预警技术研究

输电线路覆冰在我国经常发生,对输电线路的安全稳定运行构成极大的威胁。以某实际500 kV耐张塔为例,提出了基于线路绝缘子串拉力测量系统和有限元方法对覆冰工况下的耐张塔失效进行实时预警的方法。给出了绝缘子串倾角的理论计算方法,经与实测数据对比,验证了该方法的可靠性。分析了不同覆冰工况下杆塔的薄弱位置,给出了杆塔的应力应变分布及临界失效曲线。由该曲线可知,小号侧拉力一定,大号侧拉力过大或过小都可能由于不平衡张力过大导致杆塔失效。最后对杆塔进行了不均匀脱冰工况下的失效分析。本文方法有效结合了工程实际,对于小风速地区覆冰工况下的耐张塔失效预警研究有一定指导意义。     

500 kV输电线路绝缘地线雷电流分布

对于重覆冰区域的输电线路来说,地线覆冰会严重威胁到线路的安全运行。采用绝缘地线直流融冰的方式是解决架空地线覆冰问题的方法之一。当输电线路发生雷击事故时,直流融冰采用的绝缘地线与杆塔之间的雷电流分布情况决定了杆塔的塔顶电位,影响着杆塔的耐雷水平与线路防雷接地的保护。利用电磁暂态软件EMTP,对杆塔和绝缘地线中的雷电流分布进行了计算分析。计算结果表明,在500 kV输电线路中,雷电流主要通过杆塔流入大地,雷电流的幅值、杆塔档距、接地电阻的大小、地线结构、直径以及地线接地方式等对绝缘地线和杆塔分流情况有重要的影响。计算结果可为绝缘地线分流系数和杆塔分流系数的研究提供重要的参考价值,并有利于指导输电线路的优化设计。     

基于倾角传感器及不同杆塔类型的输电线路覆冰监测研究

现有的覆冰地区输电线路的监测技术监测误差大、方式单一、自动化程度较低,为覆冰地区的电力杆塔倒塌、线路遭受破坏埋下隐患。针对这一情况,文章针对不同的杆塔类型提出了新型线路等值覆冰计算模型,设计了一种基于导线运动状态识别和倾角传感器的新型输电线路覆冰监测装置。所提方法将导线舞动实际情况视作自由单摆简谐运动,从而使倾角传感器能够在15°的摆幅角度变化下测量出采样角度值用于计算,并利用滑动平均法和去极值法将样本数据进行修正。装置的电源侧利用太阳能和超级电容作为电源,使用最大功率点跟踪(MPPT)技术提高太阳能能效,利用GPRS技术进行数据传输,于2018年11月7日至2018年11月12日期间在贵州电力科学研究院六盘水梅花山防冰基地2、3号塔上的220 kV、500 kV侧安装运行,验证了所提方法及设计装置的有效性和可行性。     

输电线路覆冰灾害的分析与预防措施

文章通过对贵州电网220kV、500kV输电线路覆冰灾害的分析,描述了覆冰灾害的特点,分析了输电线路覆冰产生的机理,从输电线路运行、设计的角度就输电线路覆冰防护提出了除冰、防冰的措施及建议。     

1 000 kV与500 kV同塔四回交流输电线路杆塔型式研究

同塔四回输电技术是电网建设中解决输电走廊紧张、提高输电容量、实现“资源节约型”电网的有效手段。依托特高压交流输电技术研究成果,通过理论分析和数值计算对1 000 kV与500 kV同塔四回交流输电线路杆塔型式进行研究。借鉴超高压输电线路同塔四回输电技术的经验,基于2种典型杆塔结构,从电磁环境、防雷性能、覆冰校验和经济性等方面进行了比较和分析,选择出合理的杆塔型式,并推荐了塔头布置方案,为1 000 kV与500 kV同塔四回输电线路塔型设计提供借鉴和参考。     

500 kV线路可移动直流融冰装置的研制和实现

输电线路在冬季覆冰会对电网造成严重的破坏.针对中国典型气象条件,计算了500 kV输电线路融化覆冰所需的电流,并结合该计算结果及融冰装置的使用特点,提出了实现500 kV输电线路可移动直流融冰装置的技术方案.在确定技术方案及设计原则的基础上,描述了该方案的实现过程,并给出了该装置对500kV输电线路进行融冰的试验结果.结果表明该装置输出电流达到4kA,线路温升超过40℃,满足500 kV输电线路的融冰需要.     

架空输电线路覆冰在线监测系统的开发与应用

针对现有输电线路覆冰监测手段存在的不足,开发了1种新型输电线路覆冰在线监测系统。该系统由高电位在线监测装置、低电位在线监测装置、自动气象站、传输网络及主站系统等组成,通过实时采集环境微气象数据、导线特征数据及线路走廊图像数据,计算出导线等值覆冰厚度;结合覆冰图像信息及现场微气象数据,实现对线路覆冰情况的预警。通过在某500 kV输电线路上实际应用,证明了该系统对输电线路覆冰监测预警的有效性。     

直线杆塔两侧导线覆冰厚度的改进称重法

当直线杆塔前后两个档距相差过大时,会极大的影响称重法测量输电线路覆冰厚度的准确性。在传统称重法计算输电线路导线覆冰厚度模型的基础上,采用覆冰前后导线长度的变化,加以主杆塔两侧倾斜角度的测量,建立新的数学模型,可分别求解直线杆塔两侧导线的覆冰质量,以此进一步计算出导线的覆冰厚度,可避免因直线杆前后档距过大使计算误差过大的影响。通过搭建模拟实验,验证了该改进称重法的准确性相对较高。     

山坡地形输电线路的覆冰脱冰研究

采用有限元方法研究山坡地形输电线路的覆冰脱冰问题,分析不同覆冰厚度和山坡倾角下输电塔的受力情况与杆塔设计工程量的变化,研究中间档导线脱冰后输电线路的运动情况、绝缘子的轴力和输电塔的基底弯矩响应等。计算结果表明:线路覆冰后,基底弯矩随着山坡倾角和覆冰厚度的增大而增加;导线脱冰后,输电塔的底部弯矩随着山坡倾角的增大而大幅增加。同时分析了山地倾角、覆冰厚度、导线脱冰对杆塔技术经济性的影响,塔重、造价随山坡倾角增大而表现出线性增长趋势,覆冰厚度和脱冰不同造成的增长并非呈简单的线性关系。研究结果为山地情况下输电线路的覆冰脱落荷载取值以及技术经济分析提供参考。     

750 kV交流输电线路覆冰区绝缘设计

我国第一个750kV交流输电工程已经投运。由于部分线路跨越覆冰区,因此在绝缘设计上必须予以特殊考虑。文章讨论了覆冰的形成条件和影响因素,分析了影响绝缘子串覆冰闪络特性的因素,包括覆冰类型、覆冰厚度、冰水电导率、绝缘子串悬挂方式等。根据试验数据,考虑了海拔修正,给出了750kV输电线路在各个海拔高度下的覆冰区绝缘设计,如海拔高度在1000m及以下时,750kV线路V型串最小长度为6.3m,悬垂I串的最小长度为7.7m;海拔高度为1000~2000m时,V型串最小长度为6.7m,悬垂I串的最小长度为8.1m;推荐选用V型串或耐张串。     

特高压交流输电线路铁塔质量计算

在新建工程的可研和初步设计阶段,从新的设计条件出发推算铁塔质量,可以帮助完成杆塔选型和规划、路径比选、杆塔优化排位等,对提高概算准确性、节省工程造价具有重要意义。为此在特高压直流输电线路铁塔质量分析计算的基础上,对荷载更大、塔头布置形式多样化的特高压交流输电线路铁塔质量进行深入研究,并推广至500 kV超高压交流输电线路领域。采用“1 000 kV浙福线工程”及“500 kV铁塔通用设计”中不同塔型、呼高所对应的质量数据样本,建立回归分析数学模型,使用Matlab软件得到质量计算关系式。将计算结果与实际铁塔质量作比较,进一步验证了该方法及公式的准确性和适用性。对于重覆冰区线路,则应考虑导地线脱冰跳跃时产生不平衡张力的影响,修正和补充质量计算关系式。     

秦岭山区导线覆冰与气象条件的关系

通过对秦岭地区不同海拔高度处导线覆冰的实测数据的分析,探讨了导线覆冰与海拔高度和导线架空高度的关系;并根据秦岭气象站对导线覆冰的观测结果,通过分析计算,对经过该地区的德阳～宝鸡±500kV直流输电线路的设计覆冰提出了建议,供设计参考。     

秦岭山区导线覆冰与气象条件的关系

通过对秦岭地区不同海拔高度处导线覆冰的实测数据的分析,探讨了导线覆冰与海拔高度和导线架空高度的关系;并根据秦岭气象站对导线覆冰的观测结果,通过分析计算,对经过该地区的德阳～宝鸡±500kV直流输电线路的设计覆冰提出了建议,供设计参考.     

输电线路导线不均匀覆冰时不平衡张力的影响因素分析

输电线路导线不均匀覆冰会使导线产生不平衡张力,进而造成铁塔倒塌、塔头破坏、导线损坏等事故。本文以湖北超高压公司宜昌超高压局所辖的三峡右2—蔡家冲Ⅰ回500 kV输电线路作为研究对象,分别从不均匀覆冰杆塔档数、档距、相邻档的高差及悬垂绝缘子串长度等方面分析计算各因素对1个耐张段内一相导线所受不平衡张力的影响。结果表明,导线不均匀覆冰导致其所受的不平衡张力随档距的增加而增大,而随悬垂绝缘子串长度及相邻杆塔高差的增加而略有减小,不均匀覆冰档的档数对不平衡张力的影响具有随机性。根据结论,对中(重)冰区架空线路设计提出建议。     

输电线路覆冰原因分析及优化研究

输电线路覆冰事故频频发生,对电力的安全生产造成很大影响。分析输电线路覆冰的形成机理及影响因素,指出了混合冻结对输电线路危害最为严重,气象、高度、线路、电场均是影响线路覆冰的因素。建立输电线路覆冰厚度的计算模型,通过对弧垂的受力分析得出了一种计算冰层厚度的算法。提出了输电线路除冰方法和预防结冰的措施,指出了采用合理的抗冰设计是防止输电线路覆冰的最有效措施,并对不同除冰方法进行了技术经济分析,为电网的安全运行和改造工作提供了理论基础。