一种高原风电场架空线路雪淞型冰雪灾害治理方法

摘要

本发明公开了一种高原风电场架空线路雪淞型冰雪灾害治理方法，涉及输电线冰雪灾害防治技术领域。带配重块的导线防跳跃装置在整档脱冰瞬间使得其回弹高度在合适范围内，避免拉断；预绞丝起到分断导线附着冰的作用，尽量避免整档导线同时脱冰；在导线间加装了相间间隔棒，对导线弹跳起到了抑制作用。反方向增加拉线避免杆塔瞬间单向拉力损坏情况。更换一片大盘径玻璃绝缘子，避免结冰发生桥联故障，尽量减少冰闪故障。通过直流融冰方法，先对升压站相连的输电线路进行融冰，然后再对风机支路输电线路进行融冰，通过输电线末端三相短接工具快速将输电线进行短接，实现对树状式的输电线路的快速融冰。

说明书

技术领域

本发明涉及输电线冰雪灾害防治技术领域，具体涉及一种高原风电场架空线路雪淞型冰雪灾害治理方法。

背景技术

为积极地运用风能，高海拔风电场建设得越来越多，但高原风电场架空输电线路在冬季容易形成雪凇，此类雪凇型线路冰雪灾害最大特点是杆塔档距间导线由于冰密度小处于松散状，在风力作用下造成导线瞬间整档脱冰跳跃，导线大弧度回弹，靠近高位绝缘子导线受力最大极易发生断线倒塔，引发导线接地短路事故。当温度持续低温时，容易形成密度超过0.5的混合淞，导线结冰厚度可达直径20厘米，很容易造成线路断线和倒塔。上述冰雪灾害常会引起过荷载、冰闪、舞动、脱冰跳跃等现象，导致线路跳闸、断线、倒塔和通信中断等事故。覆冰已成为威胁电网安全运行的重要原因。对于此类冰雪灾害，目前用得比较多的是使用直流融冰通过对输电线路施加直流电压并在输电线路末端进行短路，通过产生较大直流电流使导线发热从而使覆冰熔化，避免线路覆冰过厚的问题出现。但由于高原风电场风力大海拔高，当冰层松散时风力会将其吹落造成整档脱冰，造成导线大弧度回弹导致断线，另一方面直流融冰集成在大型箱体内也难以在高海拔且地形复杂的高原行走，特别是当冰雪较厚时。因此，亟需开发一种针对高原风电场的地形上的架空线路雪淞型冰雪灾害治理方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高原风电场架空线路雪淞型冰雪灾害治理方法，解决整档脱冰造成导线大弧度回弹导致断线、直流融冰效果差的问题。

为解决上述的技术问题，本发明采用以下技术方案：一种高原风电场架空线路雪淞型冰雪灾害治理方法，其特征在于：包括日常防治和直流融冰；其中，日常防治步骤如下：

S1-1.在两杆塔间输电线中部吊挂导线防跳跃装置；

S1-2.输电线每隔5～10米加装预绞丝；

S1-3.输电线两两之间加装间隔棒；

S1-4.每3片绝缘子之间加装一片大直径绝缘子；

S1-5.杆塔增加反向拉线；

直流融冰步骤如下：

S2-1.断开风机箱本体高压侧熔断器或箱变本体负荷开关；

S2-2.从升压站沿输电线分布方向，在下一个风机处将输电线末端进行三相短接，通过升压站加压进行直流融冰；融冰结束后恢复此段线路，然后在下一个风机处重复上述操作，直到整个输电线路的冰层全部融化。

更进一步的技术方案是所述步骤S1-1中所述的导线防跳跃装置包括复合绝缘子，复合绝缘子底部使用固定绳连接有另一个复合绝缘子，另一个复合绝缘子底部通过绳索捆绑有一个配重块。

更进一步的技术方案是所述配重块为水泥块，重量按输电线长度来定，输电线长度≤300米时，配重块质量为40-50kg，超过300米后每增加100米，配重块质量增加5kg。

更进一步的技术方案是所述步骤S1-4中大直径绝缘子为大盘径玻璃绝缘子。

更进一步的技术方案是所述直流融冰发生在输电线上雪淞型冰雪密度超过0.5，结冰厚度达到直径20厘米时。

更进一步的技术方案是所述直流融冰过程中主线到分支连接点风机塔筒内安装有便于移动的简易直流融冰装置，对与升压站直接相连的输电线主线，柴油发电机经变压器升压，经整流输出电压，同步将主线线路段末端三相短接，融冰相通入正极电流，其余两相流回负极电流，对110KV的输电线主线直流融冰10-20min直至融冰相全线脱冰，再换至其余主线，逐相融冰；当升压站周边主要线路融冰完成后，通过柴油发电机输出的三相电压经变压器升压成35KV后经风机箱变降压成690V三相电压，经放在风机塔筒内的直流融冰装置整流输出的直流电压分别依次将风机末端的分支线进行直流融冰15-20min。

更进一步的技术方案是所述步骤S2-2中输电线末端三相短接使用的工具包括三个导线锁紧装置，导线锁紧装置分别设置有铜导线，铜导线端部固定在同一铜柱上，所述导线锁紧装置包括导线挂钩，导线挂钩底部设置有导向孔，导向孔内设置有旋转螺栓，旋转螺栓顶部设置有导线锁紧座，导线挂钩底部侧壁上设置有铜导线，所述旋转螺栓底部可拆卸的连接有绝缘操作杆。

更进一步的技术方案是所述导线挂钩顶部内侧壁向外延伸有半圆形的导线接触弧面，导线锁紧座顶部内侧壁向外延伸有半圆形的导线顶压弧面，导线挂钩和导线锁紧座均为铜制品。

更进一步的技术方案是所述铜柱沿其轴向设置有多个定位柱，铜导线端部通过紧固件锁紧在定位柱上。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1.使用带配重块的导线防跳跃装置，在整档脱冰瞬间坠住输电线，使得其回弹高度在合适范围内，避免拉断；使用预绞丝起到分断导线附着冰的作用，尽量避免整档导线同时脱冰；为抑制导线弹跳幅度和避免导线间发生相间短路故障，在导线间加装了相间间隔棒，该方法对导线弹跳起到了抑制作用。

2.导线整档脱冰跳跃时终端塔和中间塔单方向受到强大的拉力，通过反方向增加拉线的方法抵消拉力，避免杆塔瞬间单向拉力损坏情况。将绝缘子每隔2-3片更换一片大盘径玻璃绝缘子，避免结冰发生桥联故障，尽量减少冰闪故障。

3.通过直流融冰方法，先对升压站相连的输电线路进行融冰，然后再对风机支路输电线路进行融冰，通过输电线末端三相短接工具快速将输电线进行短接，实现对树状式的输电线路的快速融冰。

4.将上述日常防治措施与直流融冰相结合，限制了整档脱冰造成导线大弧度回弹，避免出现导线拉断的问题，且大大简化了直流融冰的流程，提高了直流融冰的效率。

附图说明

图1为本发明的输电线路分布示意图。

图2为本发明中输电线末端三相短接工具的结构示意图。

图3为本发明中导线锁紧装置的结构示意图。

图中：1-导线锁紧装置，101-导线挂钩，102-导向孔，103-旋转螺杆，104-导线锁紧座，105-导线接触弧面，106-导线顶压弧面，2-铜导线，3-铜柱，301-定位柱，4-绝缘操作杆。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

图1示出了风电场最常见的树状输电线路的分布示意图，架空输电线从升压站开始往各个风机处架设，然后从各风机处向支线扩展。

当覆冰导线在风力作用下会发生整档脱冰跳跃情况。整档脱冰时，受力导线由于瞬间失去冰的附着就跟弓箭弦的原理一样，导线瞬间上弹，强大的弹力传递到杆塔两端的绝缘子上，导线来回反弹次数达10多次。现场断线发现，导线断点都是在杆塔最高点绝缘子处。因为此点受力最大，发生断线的可能性最大，同时强大的瞬间拉力会造成杆塔上半部分折断。但云南高本山风电场由于特殊高海拔地理位置，当冬季连续几天大雾导线结冰后由于水滴的附着，导线覆冰密度和直径越来越大，采集到的最大覆冰直径40厘米，密度0.55。长时间在大雾环境中导线和杆塔很容易发生因导线覆冰过重出现断线倒塔事故。对此采用如下日常防治措施：

1.在导线上每隔5-10米缠绕一根预绞丝，预绞丝能改变冰在导线上的附着形态，起到分断导线附着冰的作用。当导线脱冰时由于预绞丝的隔段冰分段脱落，避免了整档导线同时脱冰，但现场观察此方法只是在微风情况下有用。当导线遇到风速超过4米/S还是存在整档脱冰跳跃情况。

2.导线整档脱冰跳跃时一般首先发生在单芯导线，为抑制导线弹跳幅度和避免导线间发生相间短路故障，在导线间加装了相间间隔棒，该方法对导线弹跳起到了抑制作用，但在恩骑线上试验，只加装导线间间隔棒时发生了一相导线整档脱冰跳跃带动另一根导线发生脱冰跳跃，地线和导线面向跳跃时地线挂在导线间隔棒球头上发生短路接地故障，所以在冰雪灾害治理时该措施不能单独使用。

3.导线整档脱冰跳跃时终端塔和中间塔单方向受到强大的拉力。我们通过反方向增加拉线的方法抵消拉力，避免杆塔瞬间单向拉力损坏情况。

4.线路结冰如果发生重合闸多数情况是因为冰闪，通过将绝缘子每隔两片更换一片大盘径绝缘子，重新定制加宽三角连板增加双串绝缘子之间距离等措施避免结冰发生桥联故障。恩骑线每年结冰都会发生线路重合闸故障，技改成大小扇绝缘子组合后重合闸故障率明显降低。

5.在两杆塔间输电线中部吊挂导线防跳跃装置。该方法是在档距超过200米，山顶或迎风面的导线中间加装。该装置是在导线中间通过一个悬垂线夹，再拉一个同电压等级的复合绝缘子，通过一根环状的尼龙绳，拉到地面的时候再通过一个低电压等级的复合绝缘子收紧后经水泥配重块放置在地面上。该方法在一条35KV导线的地线上试验了2年，加装后该地线的整档脱冰弹跳幅度明显减缓，再没发生与交叉上端导线发生短路故障。我们在恩骑线山顶档距达320米的8-9号塔，迎风面最大的24-28号塔这几个危险段进行了加装试验，2022年2月骑龙山最大冰雪灾害面前，这几处最容易发生断线的危险段除一根本身发生断股的地线断线外，试验段的导线没发生倒塔断线故障。对于水泥块的重量，输电线(导线)长度≤300米时，配重块质量为40-50kg，超过300米后每增加100米，配重块质量增加5kg。

当输电线上雪淞型冰雪密度超过0.5，结冰厚度达到直径20厘米时会着手进行直流融冰，具体的措施如下：

通过对风场架空线路直流融冰分析计算，LGJ240-300的导线只要通过的直流电流在700-1000A环境温度零下5-10度情况下10-30分钟可以完成一相导线的直流融冰工作。直流融冰装置采用202221301798X所公开的装置，利用三相可控硅整流原理。经一台特制的三相融冰变压器将柴油发电机(容量根据情况一般在1000-1500KW)输出电压变成800V、1000V、1250V、1500V、10KV(接SVG变低压侧)几个档位的交流电压供整流装置。整流装置的可控硅选用定制的反向耐压在6.3KV，额定电流在2000-3000A。整流回路中最主要的是脉冲变压器必须跟厂家定制选用耐压在3000V。柴油发电机在高原功率会降低，实际输出功率只有额定功率的80％。我们试验一条海拔高度3000米6公里长型号为LGJ240导线，整流后直流电流800A电压1000V一台1250KVA的柴油发电机在额定容量90％能长期稳定运行，当输出直流再增加柴油发电机的运行声响异常。所以通过计算采用柴油发电机额定容量的80％作为运行工况选择比较合理。

高原风场35KV架空集电线路目前采用的是树状结构。采用的融冰方案是先断开风机箱本体高压侧熔断器或箱变本体负荷开关；再从升压站沿输电线分布方向，在下一个风机处将输电线末端进行三相短接，通过升压站加压进行直流融冰；融冰结束后恢复此段线路，然后在下一个风机处重复上述操作，直到整个输电线路的冰层全部融化。

通过升压站的直流融冰装置就可以完成对主干集电线路的融冰工作。主线融冰完成后恢复主干线路。通过融冰变压器逐级升压给35KV系统倒送电，让分支点风机箱变高压侧带35KV三相交流电，高本山风机箱变低压侧是交流690V，通过直流融冰装置整流后接在断开点靠分支侧。就可以对剩下的分支逐条进行直流融冰。对分支进行融冰时最好将每台风机高压侧三相保险或负荷开关断开，避免箱变高压侧三角形接线通过直流电流。因风机箱变高压侧直流电阻比短接后的线路电阻大很多，一般短接后的融冰线路通过大部分融冰电流。箱变高压侧在大雪等特殊情况可以不断开部分高压侧保险，通过计算和实际测量，正常直流融冰时箱变高压侧通过的直流电流在额定电流内，不会造成箱变高压侧绕组过流。具体地，所述直流融冰过程中各风机塔筒内安装有便于移动的简易直流融冰装置，对与升压站直接相连的输电线主线，1000KW输出电压是400V的柴油发电机经变压器升压，经整流输出电压是1128V，对110KV的输电线主线直流融冰10-20min；当升压站周边主要线路融冰完成后，通过柴油发电机输出的三相功率升压成35KV后经风机箱变降压成690V三相电压，经放在风机塔筒内的直流融冰装置整流输出800V的直流电压分别依次将风机末端的分支线进行直流融冰15-20min。

而用于输电线末端三相短接使用的工具，如图2、3所示，包括三个导线锁紧装置1，导线锁紧装置1包括导线挂钩101，导线挂钩101底部设置有导向孔102，导向孔102通过螺纹连接有旋转螺栓103，旋转螺栓103顶部固定有导线锁紧座104，导线挂钩101底部侧壁上通过锁紧件固定有铜导线2，旋转螺栓103底部可拆卸地连接有绝缘操作杆4。所述铜导线2可使用软铜线，其外侧壁套设有绝缘橡胶套，铜导线2两端设置有带有圆孔的固定片。铜导线2一端的固定片通过锁紧件固定在导线挂钩101侧壁上，铜导线2另一端固定在同一铜柱3上。

为方便固定，铜柱3沿其轴向设置有多个定位柱301，铜导线2端部的固定片套接在定位柱301上并通过紧固件锁紧。导线挂钩101和导线锁紧座104均为铜制品，确保三根铜导线2间实现有效导通。为使得短接更加有效，铜导线2靠近架空线路的一端一分为二的设置有两个固定片，两个固定片分别固定在两个导线锁紧装置1上，使得三根铜导线2每根都有两个导线锁紧装置1，确保其与输电线的有效导通连接。为进一步增大导线锁紧装置与输电线的接触面积，导线挂钩101顶部内侧壁向外延伸有半圆形的导线接触弧面105，导线锁紧座104顶部内侧壁向外延伸有半圆形的导线顶压弧面106，导线接触弧面105和导线顶压弧面106长度为架空线路输电线直径的10～20倍，以此确保铜导线与输电线的有效导通连接。

使用时，将短接用的三根铜导线2端部固定在同一铜柱上，再将三根铜导线2另一端通过绝缘操作杆4将导线挂钩101挂在架空线路的输电线上，再通过绝缘操作4杆拧动旋转螺栓103，使导线锁紧座104往上运动直到夹紧输电线，通过上述方法依次将三根铜导线与输电线的三相连接，取下绝缘操作杆4，三根铜导线2通过铜柱3将三相输电线进行短接。待直流融冰结束后，再使用绝缘操作杆4将导线锁紧装置1取下即可，操作方便快捷，无需操作人员登高处理。

尽管这里参照本发明的多个解释性实施例对本发明进行了描述，但是，应该理解，本领域技术人员可以设计出很多其他的修改和实施方式，这些修改和实施方式将落在本申请公开的原则范围和精神之内。更具体地说，在本申请公开、附图和权利要求的范围内，可以对主题组合布局的组成部件或布局进行多种变形和改进。除了对组成部件或布局进行的变形和改进外，对于本领域技术人员来说，其他的用途也将是明显的。