架空输电线雨凇覆冰研究

输电线覆冰后在风载荷作用下舞动特性明显。在冻雨工况下,输电线会形成雨凇覆冰。而雨凇覆冰往往会造成严重电力事故,因此研究雨凇覆冰过程,对输电线安全运行有重要指导意义。首先分析了雨凇覆冰的形成过程及其影响因素,然后进行了雨凇覆冰的危害分析,其次总结了现有的雨凇覆冰预防措施,最后展望了雨凇覆冰的下一步研究方向。     

两种新型输电线路防冰涂料的研制*

相比其他防冰技术,输电线路防冰涂料应用简单、灵活且成本较低。在探讨影响涂料防冰性能和现场应用的各项指标的基础上,成功研制了两种分别用于输电线路导线和电热型绝缘子的新型防冰涂,并开展了人工气候室试验和现场试验。试验结果表明,两种新型防冰涂料能够有效防止输电线路雨凇类型的覆冰。     

架空输电导线三维时变积冰计算

输电线路覆冰严重影响电网安全运行。现有输电线路积冰模型多忽略轴向积冰差异,且将关键积冰参数设定为时不变(单步)条件,鲜见时变参数(多步)三维积冰模型的讨论。本文基于润滑理论及导线覆冰机理,提出了考虑时变积冰参数影响下的输电导线覆冰模型。依托ANSYS-Fluent ICING模块,对三维导线模型开展时变参数积冰计算,利用真实输电线路覆冰试验数据对计算方法的有效性进行了验证,计算结果与试验结果吻合度较好。在此基础上对比研究了单步与多步积冰算法,并着重分析了输电导线倾斜角度、导线直径对积冰形貌、积冰质量的影响。结果表明：多步积冰计算法较单步积冰计算法精度提高约8%。干覆冰条件下,随输电线倾斜角度增大,输电线上积冰形貌和积冰质量均没有明显变化;湿覆冰条件下,输电线倾斜角度对积冰有显著影响,当倾斜角度由0°增至60°,表面积冰覆盖面积减小、积冰形貌逐渐圆滑,但积冰质量降低约21%。对比不同直径导线积冰计算结果,大直径导线积冰量明显高于小直径导线。     

交直流电场对雨凇覆冰特性的影响研究

雨凇会严重影响输电线路的安全运行因而受到国内外电力部门的重视,虽然对雨凇的研究有近50 a的历史,但大多数试验都未考虑带电覆冰的实际意义,也没有深入对比研究交流与直流电场对雨凇覆冰特性的影响;利用人工气候实验室模拟了不同电场类型、电场强度下的LGJ-185/25导线雨凇覆冰,研究并对比了交直流电场对雨凇形态、气泡含量,覆冰质量以及覆冰密度等参数的影响机理,结果表明:随着交直流覆冰场强的增加,雨凇冰柱形态、覆冰质量和冰密度会先增大后减小,雨凇气泡含量和粗糙度会逐渐增加;相比交流电场而言,直流场中仅雨凇冰柱的气泡含量较交流场更多,其他参数均较交流电场雨凇覆冰更小;所得结论可为探求交直流电场对雨凇覆冰特性的影响机理提供参考。     

湖南电网冰害事故天气成因分析

在导线覆冰种类中，雨凇覆冰是对线路危害最大的一种类型。章详细介绍了2005年2月7～13日期间由于雨凇类导线覆冰造成湖南省500kV电网大面积倒塔事故情况；同时，从雨凇的定义出发，论述了雨凇在湖南省的分布，并从湖南省独特的地形分析了湖南容易产生雨凇覆冰的原因，以及由于历史罕见的天气条件造成这次严重事故的原因。     

绞线带电雨凇覆冰后的起晕电压下降趋势研究

雨凇会在导线表面生产出较长且尖锐的冰柱,从而影响导线的电晕起始特性;国内外研究机构已针对输电线路覆冰以及覆冰对导线电气特性的影响等问题做了大量且深入的研究,但大多忽略了运行导线发生带电覆冰的事实,且未针对带电覆冰后的起晕电压下降等问题进行深入研究;为研究不同电场带电覆冰形态对起晕电压的影响规律,在人工气候室针对四种绞线进行带电雨凇覆冰后的工频电晕试验,利用紫外光子数和拟合法测量了不同覆冰形态所对应的起晕电压值,并建立有限元电场分布模型以验证试验的正确性。结果表明:覆冰后的导线表面起晕电压会严重下降;不同场强覆冰后的起晕电压也不同;覆冰时间的增加会使起晕电压持续下降,但速度变慢且饱和;直径越粗的导线覆冰后的起晕电压越高;电导率不会改变雨凇覆冰形态,但较高的盐浓度会降低起晕电压值;雨凇冰棱越尖细则对电场的畸变作用越大,相应的起晕电压值也会越低。所得结论可为冰区的架空线路电晕放电特性研究提供一定的参考。     

铝管雨凇冰柱尖端电场分布模型研究

雨凇是影响输电线路安全运行最严重的冰雪灾害,覆冰后的铝管表面产生并排的冰柱从而改变导线原有形态,冰柱尖端将使得铝管表面电场发生严重畸变,进而增大表面场强;为研究冰柱形态对铝管表面场强的影响规律,在低温低气压试验室内测量不同覆冰程度后的冰柱形态参数,并建立其相应的电场分布模型,再利用有限元法对其尖端场强进行计算,结果表明:雨凇冰柱尖端将严重增大铝管表面场强,随着覆冰程度的增加,覆冰15～30 min内由于冰柱生长较快故导致表面场强增加较快,45～60 min内由于冰柱增长速度变慢故表面场强增长速度也变慢;可为雨凇覆冰地区输电线路选型及设计提供理论参考.     

雨凇覆冰对输电线路分裂导线起晕电压的影响

雨凇覆冰后的输电线路导线表面电场会发生畸变从而降低起晕电压值,但目前国内外尚未深入分析雨凇覆冰对导线电晕特性的影响规律,且缩比导线模型所得结论与工程实际存在较大差异。为探求雨凇覆冰导线的电晕特性,在人工气候实验室内完成了3种分裂导线雨凇覆冰后的交流电晕试验,结合紫外成像与拟合法对导线雨凇覆冰后的电晕特性进行了测量,建立了有限元模型并分析了导线表面电场强度以弥补雨凇电晕研究的空缺。结果表明:雨凇覆冰会降低裸导线起晕电压值约50%;导线表面的起晕电压会在最初的15 min内下降较快,之后会随着雨凇覆冰程度的增加而继续下降,但其速度逐渐饱和;相同雨凇覆冰时间内分裂子导线越多则起晕电压值越高;覆冰水电导率的大小并不会直接改变或影响雨凇覆冰表面形态,但起晕电压值却会随着覆冰水电导率的增加而持续降低。所得结论可供雨凇覆冰地区架空输电线路的设计和选型参考。     

全国输电线路覆冰情况调研及事故分析

通过对特高压输电线路的覆冰情况进行调研,收集相关气象资料以及对近年来全国输电线路发生的重大覆冰事故进行统计分析,发现覆冰多发生在华中和西南地区;主要集中在一月份;海拔高度、微地形、微气象对覆冰的影响较大。结合雨凇的分布区域对输电线路覆冰事故的特点及原因进行了总结,并对覆冰事故的类型进行了统计,结果表明：覆冰事故分布区域广、事故危害严重;输电线路覆冰事故大部分发生在雨凇气象条件下,且温度稍低于0℃;同一地区发生覆冰事故频繁;在各种覆冰事故类型中,绝缘子冰闪是发生最频繁的事故之一。最后提出了减少和防治线路覆冰事故的方法。     

带电雨凇覆冰铝管起晕电压下降趋势研究

雨凇覆冰后的铝管表面会生长尖锐的冰柱从而影响导线电晕起始特性;目前国内外针对导线覆冰做了大量研究,但往往忽略运行导线带电覆冰的事实,且尚未深入研究带电覆冰后的导线起晕电压跌落规律。因此,在低温低气压试验室进行了铝管带电雨凇覆冰后的交流电晕试验,利用紫外成像技术及曲线拟合法测量分析了不同雨凇形态下对应的起晕电压值,并根据不同雨凇冰柱形态建立有限元模型分析铝管电场的畸变规律。结果表明：雨凇覆冰会严重降低导线起晕电压;不同电场雨凇覆冰后的铝管起晕电压也不同;覆冰时间的增加会导致起晕电压出现连续降低,但降低速度逐渐减慢;较高的覆冰水电导率不会改变雨凇覆冰形态,但会导致起晕电压逐渐降低;雨凇冰柱越长越尖则引起越严重的电场畸变,起晕电压也越低。所得结论可为雨凇频发地区输电线路的设计提供理论依据。