主动型防冰输电线路系统的改造方法与流程

本发明涉及供电技术领域，尤其涉及一种防冰输电线路。

背景技术：

现代社会的正常运转离不开电力的正常供应。在冬季，由于气温低，因此在雨雪等天气条件下，输电线路上容易发生覆冰现象。输电线路，尤其是高压输电线路，供电距离长，输电的容量大，一旦发生故障，将会给下游的用电单位和个人造成总量巨大的经济损失。如2005年华中电网的500kv超高压输电线路发生了倒塔并断线的事故，该次事故给下游的用电单位造成的经济损失超过了1000万元。经查，该次事故的主要原因就是输电线路的覆冰厚度超过设计允许的覆冰厚度所导致。当然，除了倒塔断线这种极端情况，输电线路覆冰的危害还可能表现在过负载、不均匀覆冰或不同期脱冰、覆冰导线舞动、绝缘子冰闪等方面。

在现代工业生产中，许多用电大户如电解铝生产企业，根据生产的规模，一次停炉事故将会造成少则百万，多则一两千万的经济损失。因此，输电线路稳定供应电力是现代社会正常运转的基础要求，输电线路防冰成为一个具有极强现实意义的研究课题。

目前，国际和国内的研究方向，聚集在除冰技术上，大致分为如下几类：

1、自然外力除冰。这是目前最简单易行也是最成熟的除冰技术。该技术主要利用自然中的大风和温差变化等自然外力去除输电线路覆冰；这是目前最简单易行也是最成熟的除冰技术。

2、机械除冰。机械除冰是通过机械对覆冰直接铲除，主要包括电磁脉冲除冰、滑动铲刮除冰和人工除冰三种方式。这些除冰方法较成熟，但是除净率低，受环境影响大。电磁脉冲除冰充分利用涡流的磁场与线圈磁场感应产生的斥力使导线扩张，待电流脉冲消失后导线收缩的原理，使导线表面的覆冰经导线反复的扩张和收缩后胀裂而掉落。滑动铲刮除冰是将电容器的冲击放电电流通过线圈产生的脉冲磁场转换为执行机构的脉冲力，进而将导线表面的覆冰击裂掉落。

3.加热融冰法。加热融冰法是利用大于正常电流密度的传输电流通过输电线路时产生的焦耳热来融化导线的覆冰，极端情况为短路融冰。目前主要采用交流电流和直流电流两种加热融冰技术，利用高频高压激励产生的介电损耗融冰技术也有较小范围的应用。2011年，由湖南大学王耀南所带的研究团队和湖南电力试验研究院、国防科技大学等多个机构联合承担并完成的“输电线路新型融冰、除冰技术及装置”的科研成果在输电线融冰领域中发挥了重要的作用。他们最新研制出来的行进直流融冰装置，已经在多条220kv输电线路上成功地实现了直流融冰。

这些现有的研究成果，对于输电线路除冰来说具有重要意义，但这些研究都仅将研究方向放在了“覆冰后除冰”之上，目前尚没有如何防止输电线路覆冰的相关研究。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种主动型防冰输电线路系统的改造方法，能够将普通的输电线路改造为主动防冰输电线路。

为实现上述目的，本发明的主动型防冰输电线路系统的改造方法中，所述主动型防冰输电线路系统包括连接在线塔之间的输电线路和罩设在输电线路上的防冰罩筒，每一线塔上均设置有一防冰液箱，防冰液箱内盛装有防冰液；防冰液箱高于输电线路，防冰液箱为封闭式结构，防冰液箱顶端向上连接有放气管，防冰液箱上部连接有进液管，进液管底部设有进液阀；

防冰罩筒包括上罩筒和下罩筒，上罩筒和下罩筒均由钢化玻璃制成并均与输电线路相适配，上罩筒罩设在输电线路的上部，下罩筒罩设在输电线路下部并通过法兰结构向上与上罩筒固定连接；上罩筒上沿输电线路的长度方向设有若干道防冰液槽，各防冰液槽沿上罩筒的周向方向均匀间隔设置；上罩筒和下罩筒长度相同，均大于等于0.5米且小于等于2米；法兰结构由钢化玻璃制成；

防冰液箱底部连接有防冰液管，防冰液管的另一端与上罩筒最顶端的一道防冰液槽相连通，防冰液管上设有遥控电磁阀，遥控电磁阀配套设有遥控器；

所述防冰液为氯化钠水溶液或氯化钙水溶液或氯化镁水溶液；所述放气管顶部连接有开口朝下的遮挡罩；

所述进液管向下沿线塔延伸至地面处，进液管的下端连接有法兰接头；沿输电线路的长度方向，每隔1000米在最顶端的防冰液槽内设置用于隔断防冰液槽的堵头；

还包括有监控系统，监控系统包括电控装置、在防冰液箱上部设置的上液位传感器和在防冰液箱下部设置的下液位传感器；上液位传感器和下液位传感器均通过信号线连接电控装置，电控装置连接有显示器、无线通讯模块和蓄电池，下液位传感器下方的防冰液箱的容积大于等于相邻两个线塔之间的所有防冰液槽的容积之和；所述无线通讯模块为2g模块或3g模块或4g模块；沿输电线路每隔300至2000米设置一个监控箱，所述电控装置、显示器和无线通讯模块均设置在监控箱内，监控箱设有箱门。

本改造方法依次按以下步骤进行：

第一步骤是预告步骤；在待施工的输电线路段下游区域，通过张贴停电公告以及发送通知短信的方式提前7天至2个月预告停电改造日期及时间段，使下游的用电单位和家庭作好准备；

第二步骤是预备步骤；在预告时间段前5－24小时，将改造方法所需的设备及物资运输至改造现场，运输至改造现场的设备及物资包括装有起重车、装有防冰液的液罐、高压泵、防冰罩筒、防冰液箱、进液管及法兰接头、与高压泵的出液口相连接的输液管，防冰液管、遥控电磁阀、遥控器、上液位传感器、下液位传感器、监控箱、电控装置、显示器、蓄电池和无线通讯模块；

高压泵的进液口连接液罐，输液管末端设有用于与进液管的法兰接头相连接的法兰接头；

预告时间段到来时，对待施工的输电线路段实施断电操作；在地面上先在每一防冰液箱内安装上液位传感器和下液位传感器，将防冰液管与防冰液箱相连接，并在防冰液管上安装好遥控电磁阀；地面人员将起重车开至待施工的输电线路段一侧端部的线塔处；

第三步骤是初始线塔改造步骤，地面人员通过起重车悬吊的作业斗将作业人员以及防冰液箱和遥控电磁阀吊运至线塔上部，作业人员将防冰液箱固定连接在输电线路上方的线塔上，并将上液位传感器和下液位传感器的信号线引出防冰液箱；将进液管沿上下方向连接在线塔上，并将进液管的顶端与防冰液箱的上部相连接，使进液管的顶端高于上液位传感器，在进液管底部安装进液阀；

本步骤完成后，地面人员控制起重车将载有作业人员的作业斗下放至地面；

第四步骤是输电线路改造步骤，将上罩筒和下罩筒放入作业斗内，作业人员进入作业斗，地面人员控制起重车将作业斗起吊至输电线路处；作业人员先将一个上罩筒由上至下罩在输电线路上，然后再将一个下罩筒正对刚装好的上罩筒由下至上扣在输电线路上，通过法兰结构将上罩筒和下罩筒连接在一起并扣紧输电线路；安装好一组上罩筒和下罩筒后，紧邻该组上罩筒和下罩筒采用同样的方法安装下一组上罩筒和下罩筒，并使各相邻上罩筒的防冰液槽相互连通；安装第一组上罩筒和下罩筒时，将第三步骤中安装在线塔上的防冰液箱所连接的防冰液管的出口固定至第一组上罩筒最顶端的防冰液槽处；将上液位传感器和下液位传感器的信号线沿输电线路进行卡接固定；重复进行安装上罩筒和下罩筒以及固定信号线的操作，直到将下一线塔之前的输电线路上装满上罩筒和下罩筒；在本步骤的进行过程中，地面人员控制起重车跟随作业人员的作业进度，向改造施工的方向间歇移动起重车，使作业斗内的作业人员始终正对需要安装上罩筒和下罩筒的输电线路段；

本步骤完成后，地面人员控制起重车将载有作业人员的作业斗下放至地面；

第五步骤是下一线塔改造步骤，本步骤与第三步骤的不同之处在于，作业人员在将上液位传感器和下液位传感器的信号线引出防冰液箱时，一方面使该处信号线与上一段信号线相连接，另一方面使该处信号线向改造施工的方向延伸；

重复进行第五步骤和第四步骤，直到待改造的输电线路段的输电线路和线塔全部改造完成，结束改造；

在第五步骤和第四步骤的重复进行的过程中，地面人员每隔300－2000米在地面设置一个监控箱，在监控箱内安装电控装置，并使电控装置连接显示器、无线通讯模块和蓄电池；作业人员与地面人员相互配合，将监控箱前后150－1000米内的上液位传感器和下液位传感器的信号线均连接至该监控箱内的电控装置。

地面人员每隔500米在地面设置一个监控箱。

在第三步骤和第五步骤中，将高压泵的输液管通过法兰接头与进液管相连接，打开进液阀，启动高压泵，将液罐中的防冰液泵送入防冰液箱，使防冰液箱中的液位高于上液位传感器。

本发明步骤简便，施工前提前通知下游用电单位和家庭做好准备，避免下游突然停电带来损失；改造施工时可以利用起重车方便地沿输电线路进行作业，并且便于升降运送物资以及人员。本发明的改造方法可以较为方便地将现有输电线路改造为防冰输电线路，使冰雪无法附着、累积在防冰罩上，起到主动防冰的作用，相比以往只能针对已形成的覆冰层进行除冰操作，本发明能够对输电线路进行改造，在冰雪天气无须出动人力物力在寒冷的室外对高空的输电线路进行机械或热力除冰作业，大大节省了人力物力，杜绝了覆冰过厚带来的危害。

冬季在冰雪天气到来前，通过防冰液箱向上罩筒最顶端的一道防冰液槽内注入防冰液，该道防冰液槽注满之后，沿输电线路周向，防冰液会自然向两侧的防冰液槽溢流，直到所有的防冰液槽内均进入防冰液之后，最后多余的防冰液就会分布至法兰结构上并向地面滴落。当雪落向输电线路时，被上罩筒挡住。通过溢流作用，上罩筒表面均分布有防冰液，落在上罩筒上的冰雪直接与防冰液接触，从而不会凝结在上罩筒上。与上罩筒相接触的部分冰雪凝固点降低，融化后沿上罩筒向下流动，经过法兰结构（法兰结构上也有防冰液）落至地面。此流动过程也保证了上罩筒和法兰结构的表面持续都有防冰液存在。在融化部分的冰雪向下流动的过程，也会带着未融化部分的冰雪一同向下流动并滑落至地面，从而起到防止冰雪在输电线路上累积变厚的问题。

本发明的主动型防冰输电线路系统结构简单，便于安装和使用，在雨雪天气之前，根据气象预报可以启动本发明，有效地实现输电线路主动防冰，避免输电线路覆冰过多带来的危害。

本发明在工作中的消耗品为氯盐溶液，成本较低，易于补充，便于长期使用。放气管能够保证防冰液箱能够正常地进液和出液，遮挡罩能够避免雨雪或沙尘等杂物通过放气管进入防冰液箱。法兰接头非常方便将进液管与车载高压泵的输液管上的法兰接头相对接，便于进液。

附图说明

图1是主动型防冰输电线路系统的结构示意图；

图2是主动型防冰输电线路系统使用状态下的系统原理图；

图3是图2中放气管的放大图；

图4是监控系统的原理图；

图5是输电线路及防冰罩筒的截面示意图。

具体实施方式

如图1至图5所示，本发明提供了一种主动型防冰输电线路系统的改造方法，所述主动型防冰输电线路系统包括连接在线塔16之间的输电线路9和罩设在输电线路9上的防冰罩筒，每一线塔16上均设置有一防冰液箱1，防冰液箱1内盛装有防冰液；防冰液箱1高于输电线路9，防冰液箱1为封闭式结构，防冰液箱1顶端向上连接有放气管2，防冰液箱1上部连接有进液管3，进液管3底部设有进液阀4；

防冰罩筒包括上罩筒7和下罩筒8，上罩筒7和下罩筒8均由钢化玻璃制成并均与输电线路9相适配，上罩筒7罩设在输电线路9的上部，下罩筒8罩设在输电线路9下部并通过法兰结构10向上与上罩筒7固定连接；上罩筒7上沿输电线路9的长度方向设有若干道防冰液槽11，各防冰液槽11沿上罩筒7的周向方向均匀间隔设置；上罩筒7和下罩筒8长度相同，均大于等于0.5米且小于等于2米；法兰结构10由钢化玻璃制成；

防冰液箱1底部连接有防冰液管12，防冰液管12的另一端与上罩筒7最顶端的一道防冰液槽11相连通，防冰液管12上设有遥控电磁阀13，遥控电磁阀13配套设有遥控器；

所述防冰液为氯化钠水溶液或氯化钙水溶液或氯化镁水溶液；所述放气管2顶部连接有开口朝下的遮挡罩14，防止杂物落入放气管2。

所述进液管3向下沿线塔16延伸至地面处，进液管3的下端连接有法兰接头15；沿输电线路9的长度方向，每隔1000米在最顶端的防冰液槽11内设置用于隔断防冰液槽11的堵头；遥控器和堵头均为常规装置，图未示。不同线塔上的遥控电磁阀的遥控器可以是通用的，也可以为每一遥控电磁阀单独设置一个遥控器。由于相邻线塔之间有着至少几十米的间距，因此即便相邻线塔的遥控电磁阀是通用的，实际上操作人员在一个线塔下方的地面上操作遥控器时，也只能控制该线塔上的遥控电磁阀。相邻线塔上的遥控电磁阀，由于距离的原因，不会出现一个遥控器同时控制两个线塔上的遥控电磁阀同时动作的情况。

还包括有监控系统，监控系统包括电控装置17、在防冰液箱1上部设置的上液位传感器5和在防冰液箱1下部设置的下液位传感器6；上液位传感器5和下液位传感器6均通过信号线连接电控装置17，电控装置17连接有显示器18、无线通讯模块19和蓄电池20，下液位传感器6下方的防冰液箱1的容积大于等于相邻两个线塔16之间的所有防冰液槽11的容积之和；这样可以保证只要液位高于下液位传感器6，防冰液箱1内的溶液就能将防冰液槽11充满一次，保证完成一次防冰任务的使用量。

所述无线通讯模块19为2g模块或3g模块或4g模块；沿输电线路9每隔300至2000米（包含端值）设置一个监控箱21，所述电控装置17、显示器18和无线通讯模块19均设置在监控箱21内，监控箱21设有箱门。

本改造方法依次按以下步骤进行：

第一步骤是预告步骤；在待施工的输电线路9段下游区域，通过张贴停电公告以及发送通知短信的方式提前7天至2个月预告停电改造日期及时间段，使下游的用电单位和家庭作好准备；

第二步骤是预备步骤；在预告时间段前5－24小时，将改造方法所需的设备及物资运输至改造现场，运输至改造现场的设备及物资包括装有起重车（起重车是常规设备，图未示）、装有防冰液的液罐24、高压泵22、防冰罩筒、防冰液箱1、进液管3及法兰接头15、与高压泵22的出液口相连接的输液管23，防冰液管12、遥控电磁阀13、遥控器、上液位传感器5、下液位传感器6、监控箱21、电控装置17、显示器18、蓄电池20和无线通讯模块19；

高压泵22的进液口连接液罐24，输液管23末端设有用于与进液管3的法兰接头15相连接的法兰接头；

预告时间段到来时，对待施工的输电线路9段实施断电操作；在地面上先在每一防冰液箱1内安装上液位传感器5和下液位传感器6，将防冰液管12与防冰液箱1相连接，并在防冰液管12上安装好遥控电磁阀13；地面人员将起重车开至待施工的输电线路9段一侧端部的线塔16处；

第三步骤是初始线塔16改造步骤，地面人员通过起重车悬吊的作业斗将作业人员以及防冰液箱1和遥控电磁阀13吊运至线塔16上部，作业人员将防冰液箱1固定连接在输电线路9上方的线塔16上，并将上液位传感器5和下液位传感器6的信号线引出防冰液箱1；将进液管3沿上下方向连接在线塔16上，并将进液管3的顶端与防冰液箱1的上部相连接，使进液管3的顶端高于上液位传感器5，在进液管3底部安装进液阀4；

本步骤完成后，地面人员控制起重车将载有作业人员的作业斗下放至地面；

第四步骤是输电线路改造步骤，将上罩筒7和下罩筒8放入作业斗内，作业人员进入作业斗，地面人员控制起重车将作业斗起吊至输电线路9处；作业人员先将一个上罩筒7由上至下罩在输电线路9上，然后再将一个下罩筒8正对刚装好的上罩筒7由下至上扣在输电线路9上，通过法兰结构10将上罩筒7和下罩筒8连接在一起并扣紧输电线路9；安装好一组上罩筒7和下罩筒8后，紧邻该组上罩筒7和下罩筒8采用同样的方法安装下一组上罩筒7和下罩筒8，并使各相邻上罩筒7的防冰液槽11相互连通；安装第一组上罩筒7和下罩筒8时，将第三步骤中安装在线塔16上的防冰液箱1所连接的防冰液管12的出口固定至第一组上罩筒7最顶端的防冰液槽11处；将上液位传感器5和下液位传感器6的信号线沿输电线路9进行卡接固定；重复进行安装上罩筒7和下罩筒8以及固定信号线的操作，直到将下一线塔16之前的输电线路9上装满上罩筒7和下罩筒8；在本步骤的进行过程中，地面人员控制起重车跟随作业人员的作业进度，向改造施工的方向间歇移动起重车，使作业斗内的作业人员始终正对需要安装上罩筒7和下罩筒8的输电线路9段；

本步骤完成后，地面人员控制起重车将载有作业人员的作业斗下放至地面；

第五步骤是下一线塔改造步骤，本步骤与第三步骤的不同之处在于，作业人员在将上液位传感器5和下液位传感器6的信号线引出防冰液箱1时，一方面使该处信号线与上一段信号线相连接，另一方面使该处信号线向改造施工的方向延伸；

重复进行第五步骤和第四步骤，直到待改造的输电线路段的输电线路9和线塔16全部改造完成，结束改造。

在第五步骤和第四步骤的重复进行的过程中，地面人员每隔300－2000米（包含端值）在地面设置一个监控箱21，在监控箱21内安装电控装置17，并使电控装置17连接显示器18、无线通讯模块19和蓄电池20；作业人员与地面人员相互配合，将监控箱21前后150－1000米内的上液位传感器5和下液位传感器6的信号线均连接至该监控箱21内的电控装置17。

优选的，地面人员每隔500米在地面设置一个监控箱21。

在第三步骤和第五步骤中，将高压泵22的输液管23通过法兰接头15与进液管3相连接，打开进液阀4，启动高压泵22，将液罐24中的防冰液泵送入防冰液箱1，使防冰液箱1中的液位高于上液位传感器5。

改造好后的主动型防冰输电线路系统在使用时按以下步骤进行：

第一步骤是准备步骤，在天气预报24小时内将会发生冰雪天气时，工作人员使用运输车辆将高压泵22和装有防冰液的液罐24运输至主动型防冰输电线路处，高压泵22的进液口连接液罐24，高压泵22的出液口连接输液管23；

第二步骤是工作人员控制运输车辆沿输电线路9的长度方向，由输电线路9的起始端向末端行进；每行进至一监控箱21处，打开监控箱21的箱门，打开显示器18检查前后500米范围内的防冰液箱1内的液位是否低于下液位传感器6，然后关闭显示器18和箱门；

运输车辆行进过程中，每经过一个线塔16，如果该线塔16上的防冰液箱1内的液位高于下液位传感器6或与下液位传感器6相平齐，则直接使用遥控器打开遥控电磁阀13，使该防冰液箱1向防冰液槽11内注入防冰液，直到距离该防冰液箱480米处的防冰罩筒向下滴落防冰液，通过遥控器关闭遥控电磁阀13；此时距离该防冰液箱1前后500米范围内的防冰液槽11内均基本注满防冰液。

如果该线塔16上的防冰液箱1内的液位高于下液位传感器6，则通过法兰接头15连接该处的进液管3和输液管23，打开进液阀4，启动高压泵22向防冰液箱1内注入防冰液，直到防冰液箱1内的液位高于上液位传感器5或与上液位传感器5相平齐时，关闭高压泵22和进液阀4，分离该处法兰接头15，将输液管23与进液管3相分离；然后再使用遥控器打开遥控电磁阀13，使该防冰液箱1向防冰液槽11内注入防冰液，直到距离该防冰液箱480米处的防冰罩筒向下滴落防冰液，通过遥控器关闭遥控电磁阀13；

重复进行第二步骤，直到沿输电线路9长度方向，所有的防冰液槽11内均注有防冰液。

所述无线通讯模块19为2g模块或3g模块或4g模块，每一防冰液箱1都对应一个编号，各防冰液箱1的编号均不相同，

春、夏和秋三个季节，关闭监控系统；冬天到来时打开监控系统，这样可以避免无效监控并节省相应的能量；

当电控装置17检测到某一编号的防冰液箱1内的液位低于下液位传感器6时，电控装置17通过无线通讯模块19向指定的手机号码发送提醒短信，提醒该编号的防冰液箱1需要补充防冰液；补充防冰液的过程中，当防冰液箱1内的液位到达上液位传感器5时，电控装置17接收到上液位传感器5发出的液位信号，并通过无线通讯模块19向指定的手机号码发送提醒短信，提醒该编号的防冰液箱1已充满防冰液。

在冬季，工作人员每周根据提醒短信为所有需要补充防冰液的防冰液箱1集中进行一次第二步骤中补充防冰液的操作。

以上实施例仅用以说明而非限制本发明的技术方案，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明进行修改或者等同替换，而不脱离本发明的精神和范围的任何修改或局部替换，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。