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摘 要：近些年来，我国多个区域遭受了非常严重的自然冰冻灾害，造成了大量杆塔倒塌或输电线路冰闪跳闸等事故，给我国人民的生产生活带来了极大损失甚至生命危险。目前，已经有很多学者针对超高压输电线路的各种融冰技术进行了研究，本文从我国的相关国情出发，对超高压输电线路结冰的原因及其不良影响进行了介绍，并对直流融冰技术作了介绍，此外，还对直流融冰的关键技术和除冰技术的发展趋势进行了阐述。
关键词：超高压；输电线路；直流融冰技术
中图分类号：TM75 文献标识码：A 文章编号：1004-7344（2018）33-0155-02
1 引 言
目前，全球正面临着气候恶化、天气极端的环境问题，其中，冰雪灾害对电力系统的安全运行造成了极大威胁，成为相关领域与学术界难以解决的问题，在全世界范围内，德国、加拿大、日本、英国等国家都发生过非常严重的冰雪灾害，我国也长期受输电线路覆冰的困扰，几十年来，在我国各个区域均有发生过大面积的冰灾事故，如：1974～1976年、1984年，在全国范围内发生了大面积的冰灾事故；2004年，重庆、湖南以及湖北等区域长期遭受雨雪天气与雨凇天气，最终导致了严重的冰灾；2008年，我国南方大部分区域都遭受了百年一遇的大面积覆冰灾害，在多个省份的电网都有多处倒塔或断线等重大灾情，尤其是500kV超高压输电线路的停电、断电事故都造成了极大的经济损失。目前，直流融冰技术是较为有效的热力融冰法，因此，对超高压输电线路的直流融冰技术进行分析具有非常大的现实意义。
2 输电线路结冰的原因及其不良影响
2.1 输电线路结冰的原因
由于输电线路结冰会给我国各个产业、人民生活带了极大的影响与损失，因此，对高压输电线路的结冰原因进行探究非常有必要。一般来说，输电线路在其工作过程中都会产生一定热量，这些热量按理来说应该可以令电线上的积雪融化，线路并不应该结冰，但是实际上，设计人员为了降低输电线路送电过程中产生的电能损耗，在选择电线耗材时大多数会选择电阻较小的电线，因此电路自身产生的热量非常有限，加之冬天经常有气温极低的天气，电路自身产生的热量会迅速在空气中散发，从而导致线路被积雪覆盖并结冰，此外，我国南方常常有冻雨夹雪的天气，所以，虽然南方的最低温度比北方高，但其输电线路的结冰情况要比北方更为严重。
2.2 输电线路结冰的不良影响
输电线路结冰非常严重时，会对输电线路的性能造成极大的影响，甚至可能会造成更加严重的灾害，文章归纳了以下四种主要的不良影响：
（1）结冰导线舞动。如果输电导线产生了非对称结冰，输电导线会由于导线受到的风力大小不均衡而舞动，如果舞动状态持续太久或者舞动幅度太大，就会不可避免地损坏电路，其后果轻则会损坏杆塔、导线以及金具等相关部件，重则会导致电网停电跳闸、杆塔倾覆甚至输电线路断裂。
（2）过负载。如果输电导线的结冰情况超过了其所能够承受的最大抗冰厚度，导线质量增加后，其受风面积也会增大，从而使得其电路过载。
（3）不均匀结冰或者不同时期脱冰。输电线路结冰不均匀或者不同时期脱冰，都会导致两段输电线路间产生张力差，从而使得杆塔承受张力的能力变弱，悬垂绝缘子的偏移如果过大会碰撞到横担，这就会使得绝缘子发生损坏甚至破裂，如果横担转动，就会使得导线和拉线发生碰撞，导致拉线的烧伤或者烧毁，从而使得杆塔失去拉线、失去支撑后发生倒塌，此外，不同时期脱冰会使得横担向上翘起甚至折断，或者地线支架被破坏等情况。
（4）绝缘子冰闪。如果绝缘子遭受了大量覆冰，就会使得其绝缘强度降低、泄露距离变短；在融冰时，一些电解质杂质会溶解于融冰水中，从而使得融冰水导电性能提高，就会导致单片绝缘子表面电压分布或者绝缘子串电压分布产生畸变，并使得覆冰绝缘子串的闪络电压变低；此外，融冰时常常会遇到大雾天气，空气中的污染颗粒也会使得融化冰水的导电率提高，从而形成冰闪。
3 直流融冰技术
所谓直流融冰技术，指的是当输电线路产生较为严重的结冰灾害时，断开主网和结冰线路间的连接，将线路的末端进行短接，然后将直流电源接到线路的输入端，这样就会形成一条回路，在导线中通过较大的电流使得导线产生一定热量，继而令导线上所结的并融化并脱落，减少电路的负担，避免输电线路发生断裂甚至杆塔倒塌等事故，在导线结冰情况解决后，就可以将直流电源移除，并令电线、输电设备等恢复至正常状态，确保安全后投入正常工作。总的来说，直流融冰技术的基本思想就是将输电导线作为负载，通过在电路中通低压电流的方式令导线生热从而使导线上的冰层融化。
直流融冰技术作为新型的融冰技术，并不同于其他交流融冰技术，它已经克服了一些交流融冰技术的困难与缺陷，其特点有：①适用性强，在不同的环境下可以采用不同的融冰电压，较为灵活；②效率较高，在直流融冰时，线路中的的阻抗感性分量并不会产生干扰，因此直流融冰所需的容量被大大降低，其工作效率也大大提高。由此可得，直流融冰技术在目前是一种极为可行的融冰技术。
4 直流融冰的關键技术及除冰技术的发展趋势
4.1 直流融冰的关键技术
在超高压输电线路的安全问题中，直流融冰技术已经展现出了其应用性与便捷性，但该技术仍然需要进行进一步的改进。文章对其两大关键技术进行了简要分析。
（1）直流供电电源。在直流融冰技术中，直流供电电源及其重要，在直流融冰技术中所使用的电源必须容易控制而且非常稳定，在了解直流融冰技术的原理之后，我们能够指导，在融冰过程中会在输电线路中通过极大的电流，必将会大大超过单整流装置的极限，所以，一般会选择并联方式来保证电源装置的安全。
（2）选择直流装置的容量。在对直流装置的容量进行选择时也要对多方面因素进行综合考量，应当对通电电流与融冰时间进行比较研究后选择最合适的直流装置容量，从而保证直流融冰装置能够稳定、有效地工作。
4.2 除冰技术发展趋势
随着科技的进步与发展，对输电线路融冰技术的未来发展趋势进行了预测：
（1）融冰理念产生转变。在过去，人们将重点放在如何除掉输电线路上的覆冰，而现在，人们已经在尝试防冰与除冰相结合的新技术，通过对输电线路结构进行改进来降低线路结冰的可能；
（2）加强融冰技术的安全性。在未来，融冰技术必将发展得更加安全，为了确保电力技术人员的安全，利用除冰设备来取代人工除冰，从而避免塔倒人亡的事故再次发生；
（3）融冰技术智能化。将电网输电系统和物联网技术结合起来，使得未来的融冰技术更加智能，如：研究融冰机器人，应用于恶劣气候、高危地区等情况的线路融冰工作。
5 结束语
从理论上来看，超高压输电线路的直流融冰是十分可行的，随着我国电力电子技术的日渐成熟，国内也开始研制直流融冰装置并计划将其投入实际应用，其应用必将为我国的防冰抗灾工作做出有效贡献。此外，在输电线路的防冰抗灾工作中还应当考虑一些其他因素，并建立一个较为全面的抗冰应急方案。宏观来看，电力系统是否稳定与我国的国民经济、社会发展是否安稳有着密切的关系，针对输电线路结冰研制更加先进、更加安全、更加高效低耗的除冰技术必将是我国相关领域的重点研究方向。
参考文献
[1]张文朝，韩 奕，徐友平，等.电网过电流融冰运行方式可行性研究[J].电网技术，2009，33（20）：54～58.
[2]申屠刚.电力系统输电线路抗冰除冰技术研究进展综述[J].机电工程，2008，25（7）：72～75.
[3]常 浩，石 岩，殷威扬，等.交直流线路融冰技术研究[J].电网技术，2008，32（5）：1～6.
收稿日期：2018-10-9
关键词：超高压；输电线路；直流融冰技术
中图分类号：TM75 文献标识码：A 文章编号：1004-7344（2018）33-0155-02
1 引 言
目前，全球正面临着气候恶化、天气极端的环境问题，其中，冰雪灾害对电力系统的安全运行造成了极大威胁，成为相关领域与学术界难以解决的问题，在全世界范围内，德国、加拿大、日本、英国等国家都发生过非常严重的冰雪灾害，我国也长期受输电线路覆冰的困扰，几十年来，在我国各个区域均有发生过大面积的冰灾事故，如：1974～1976年、1984年，在全国范围内发生了大面积的冰灾事故；2004年，重庆、湖南以及湖北等区域长期遭受雨雪天气与雨凇天气，最终导致了严重的冰灾；2008年，我国南方大部分区域都遭受了百年一遇的大面积覆冰灾害，在多个省份的电网都有多处倒塔或断线等重大灾情，尤其是500kV超高压输电线路的停电、断电事故都造成了极大的经济损失。目前，直流融冰技术是较为有效的热力融冰法，因此，对超高压输电线路的直流融冰技术进行分析具有非常大的现实意义。
2 输电线路结冰的原因及其不良影响
2.1 输电线路结冰的原因
由于输电线路结冰会给我国各个产业、人民生活带了极大的影响与损失，因此，对高压输电线路的结冰原因进行探究非常有必要。一般来说，输电线路在其工作过程中都会产生一定热量，这些热量按理来说应该可以令电线上的积雪融化，线路并不应该结冰，但是实际上，设计人员为了降低输电线路送电过程中产生的电能损耗，在选择电线耗材时大多数会选择电阻较小的电线，因此电路自身产生的热量非常有限，加之冬天经常有气温极低的天气，电路自身产生的热量会迅速在空气中散发，从而导致线路被积雪覆盖并结冰，此外，我国南方常常有冻雨夹雪的天气，所以，虽然南方的最低温度比北方高，但其输电线路的结冰情况要比北方更为严重。
2.2 输电线路结冰的不良影响
输电线路结冰非常严重时，会对输电线路的性能造成极大的影响，甚至可能会造成更加严重的灾害，文章归纳了以下四种主要的不良影响：
（1）结冰导线舞动。如果输电导线产生了非对称结冰，输电导线会由于导线受到的风力大小不均衡而舞动，如果舞动状态持续太久或者舞动幅度太大，就会不可避免地损坏电路，其后果轻则会损坏杆塔、导线以及金具等相关部件，重则会导致电网停电跳闸、杆塔倾覆甚至输电线路断裂。
（2）过负载。如果输电导线的结冰情况超过了其所能够承受的最大抗冰厚度，导线质量增加后，其受风面积也会增大，从而使得其电路过载。
（3）不均匀结冰或者不同时期脱冰。输电线路结冰不均匀或者不同时期脱冰，都会导致两段输电线路间产生张力差，从而使得杆塔承受张力的能力变弱，悬垂绝缘子的偏移如果过大会碰撞到横担，这就会使得绝缘子发生损坏甚至破裂，如果横担转动，就会使得导线和拉线发生碰撞，导致拉线的烧伤或者烧毁，从而使得杆塔失去拉线、失去支撑后发生倒塌，此外，不同时期脱冰会使得横担向上翘起甚至折断，或者地线支架被破坏等情况。
（4）绝缘子冰闪。如果绝缘子遭受了大量覆冰，就会使得其绝缘强度降低、泄露距离变短；在融冰时，一些电解质杂质会溶解于融冰水中，从而使得融冰水导电性能提高，就会导致单片绝缘子表面电压分布或者绝缘子串电压分布产生畸变，并使得覆冰绝缘子串的闪络电压变低；此外，融冰时常常会遇到大雾天气，空气中的污染颗粒也会使得融化冰水的导电率提高，从而形成冰闪。
3 直流融冰技术
所谓直流融冰技术，指的是当输电线路产生较为严重的结冰灾害时，断开主网和结冰线路间的连接，将线路的末端进行短接，然后将直流电源接到线路的输入端，这样就会形成一条回路，在导线中通过较大的电流使得导线产生一定热量，继而令导线上所结的并融化并脱落，减少电路的负担，避免输电线路发生断裂甚至杆塔倒塌等事故，在导线结冰情况解决后，就可以将直流电源移除，并令电线、输电设备等恢复至正常状态，确保安全后投入正常工作。总的来说，直流融冰技术的基本思想就是将输电导线作为负载，通过在电路中通低压电流的方式令导线生热从而使导线上的冰层融化。
直流融冰技术作为新型的融冰技术，并不同于其他交流融冰技术，它已经克服了一些交流融冰技术的困难与缺陷，其特点有：①适用性强，在不同的环境下可以采用不同的融冰电压，较为灵活；②效率较高，在直流融冰时，线路中的的阻抗感性分量并不会产生干扰，因此直流融冰所需的容量被大大降低，其工作效率也大大提高。由此可得，直流融冰技术在目前是一种极为可行的融冰技术。
4 直流融冰的關键技术及除冰技术的发展趋势
4.1 直流融冰的关键技术
在超高压输电线路的安全问题中，直流融冰技术已经展现出了其应用性与便捷性，但该技术仍然需要进行进一步的改进。文章对其两大关键技术进行了简要分析。
（1）直流供电电源。在直流融冰技术中，直流供电电源及其重要，在直流融冰技术中所使用的电源必须容易控制而且非常稳定，在了解直流融冰技术的原理之后，我们能够指导，在融冰过程中会在输电线路中通过极大的电流，必将会大大超过单整流装置的极限，所以，一般会选择并联方式来保证电源装置的安全。
（2）选择直流装置的容量。在对直流装置的容量进行选择时也要对多方面因素进行综合考量，应当对通电电流与融冰时间进行比较研究后选择最合适的直流装置容量，从而保证直流融冰装置能够稳定、有效地工作。
4.2 除冰技术发展趋势
随着科技的进步与发展，对输电线路融冰技术的未来发展趋势进行了预测：
（1）融冰理念产生转变。在过去，人们将重点放在如何除掉输电线路上的覆冰，而现在，人们已经在尝试防冰与除冰相结合的新技术，通过对输电线路结构进行改进来降低线路结冰的可能；
（2）加强融冰技术的安全性。在未来，融冰技术必将发展得更加安全，为了确保电力技术人员的安全，利用除冰设备来取代人工除冰，从而避免塔倒人亡的事故再次发生；
（3）融冰技术智能化。将电网输电系统和物联网技术结合起来，使得未来的融冰技术更加智能，如：研究融冰机器人，应用于恶劣气候、高危地区等情况的线路融冰工作。
5 结束语
从理论上来看，超高压输电线路的直流融冰是十分可行的，随着我国电力电子技术的日渐成熟，国内也开始研制直流融冰装置并计划将其投入实际应用，其应用必将为我国的防冰抗灾工作做出有效贡献。此外，在输电线路的防冰抗灾工作中还应当考虑一些其他因素，并建立一个较为全面的抗冰应急方案。宏观来看，电力系统是否稳定与我国的国民经济、社会发展是否安稳有着密切的关系，针对输电线路结冰研制更加先进、更加安全、更加高效低耗的除冰技术必将是我国相关领域的重点研究方向。
参考文献
[1]张文朝，韩 奕，徐友平，等.电网过电流融冰运行方式可行性研究[J].电网技术，2009，33（20）：54～58.
[2]申屠刚.电力系统输电线路抗冰除冰技术研究进展综述[J].机电工程，2008，25（7）：72～75.
[3]常 浩，石 岩，殷威扬，等.交直流线路融冰技术研究[J].电网技术，2008，32（5）：1～6.
收稿日期：2018-10-9