输电线路覆冰——如何解决?
时间:2020-08-21 关键词:Zombie Club opensea 浏览量:894  分享:

        输电线路覆冰给电网的安全稳定运行带来的极大的威胁 ,严重的覆冰会造成冰闪跳闸、断线倒塔、导线舞动、设备损坏等,甚至出现电网解列和大面积停电事故。

2008年我国电网遭受了一次极其严重的覆冰灾害,倒台70多万基,1亿多人停电,京广铁路停运7天。原因除了罕见的大范围长时间低温、雨雪 冰冻气候,以及电网抵御恶劣气候能力不足外, 还有一个重要原因就是缺乏有效的除冰手段。

传统的除冰方式如热力融冰法、机械破坏法、自然被动融冰法,都各有弊端,耗能高、成本高、对输电线路造成损害、融冰效率低耗时长等。迫切需要新的清除输电线路覆冰的有效方法。


激光除冰或许是新除冰法的最优选择。高功率、高能量的激光与冰相互作用会产生热效应。冰对于不同波长的激光吸收长度不同, 一般来说 ,激光波长在 1 10 μm 之间时, 冰对其的吸收长度约从几十 mm 减小至几十 μm 。因此 , 采用不同波长的激光照射到覆冰上,热效应作用的冰层厚度也不同, 从而使覆冰产生的变化也有所差异。

通过理论分析和数值仿真表明 , 采用波长较长的激光照射至覆冰上时, 由于吸收长度较短 ,激光的能量基本上被覆冰的表面吸收 ,使得覆冰表面温度升高,冰的相态发生变化, 融化成液态或者直接气化,达到激光融冰的效果。

采用波长较短的激光照射至覆冰上时 ,由于吸收长度较长(激光在冰中的穿透长度 长), 不仅覆冰表面吸收激光的能量 ,表面以里一定深度的冰也能吸收激光能量, 从而使得一定厚度的覆冰的温度发生变化,一方面实现了激光融冰的效果,另一方面,可使离表面不同深度的冰层形成温差,因覆冰内部不能自由形变,故当温度差产生的应力超过冰层的抗拉或抗压极限时冰层会发生断裂,使得比较坚硬的覆冰内部产生裂纹和松动,易于去除,也达到激光除冰的效果。

总体说来,波长较长的激光作用在覆冰上相当于面热源,而波长较短的相当于体热源。因此,在研究利用激光进行除冰时要考虑选择多少波长的激光器以及采用何种方式使激光能量能够最大限度的被吸收,并且充分发挥激光除冰的特点,以提高激光除冰的效果和效率。

下图:激光波长与冰的吸收系数

激光除冰具有其他方法所没有的优势,能处理传统方法所不能处理的覆冰情况:

1)能处理交叉跨越其他高压线路等复杂地理环境下的覆冰。

2)能处理覆冰悬挂在间隔棒等特殊位置、造成覆冰与导线缠绕牢固难以处理的复杂情况

3)能处理高强度风筝线、飘带、强度较高的化合编织物

4)能在湿度较大、小雨等不满足带电作业的天气工况下处理覆冰

目前激光技术正在快速发展, 预计在未来国产半导体泵浦固体激光器功率可以达到 4 kW ,激光除冰系统除冰速度将提高 3 4 倍。同时 ,高功率激光器体积将不断减小 ,激光除冰系统可以向着小型化、便携式的方向发展, 提高激光除冰的灵活性和机动性。


苏州Zombie Club opensea研发的Deicing-500激光除冰仪,装置参数如下

1

最高平均输出功率W

270500

2

1065输出中心波长 nm

1065

3

工作距离 m

10-200

4

工作时长h

1.5

5

输入电压 VAC

48

6

冷却方式

风冷

7

光纤长度 m

8

8

工作温度 ℃

-540

9

最大功耗 W

800

10

瞄准精度 〃

0.6

11

放大系统

30

12

重量kg

35


下图:该装置不同工作距离下的融冰效率折线图


作为35kg的便携式小型激光除冰装置,该装置的功能有

1:快速瞄准目标;

2:覆冰遇激光即融化或者灼烧;

3:装置不受风力影响、装置精度和稳定性高

4:激光清除仪待机时间长


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