分裂導線輸電線路電流循環轉移智能融冰裝置
Current-transferring Ice-melting Intelligent Apparatus for Bundle Conductor Transmission Lines
自主開發研制的一種全新的、適用于分裂導線輸電線路的、不停電與非人工干預的智能融冰裝置。其原理是根據分裂導線輸電線路的相導線包含多根子導線的特點，在覆冰輸電線路正常傳輸負荷電流時，由智能融冰裝置將相導線各子導線傳輸的正常負荷電流分別轉移至同相的單根子導線或部分子導線組合，使子導線電流增大至融冰需要的電流密度，實現覆冰部分線段的冰層融化。該裝置系統包括了覆冰參數監測裝置、電流匯集、在線取電、電容儲能、雙穩態永磁操作機構、10kV真空斷路器、智能控制和分流間隔棒等子系統和模塊。
圖1 四分裂導線電流轉移智能融冰裝置
該智能融冰裝置依托國家【973計劃】課題-輸電線路覆冰故障形成機理與預測模型及防治方法和國家電網公司前瞻性科研課題-分裂導線電流轉移融冰方法研究，獲得授權發明專利 20余項，獲得重慶市人工智能重大專項產業化的資助，通過了國家質檢中心認證，在安徽、貴州、重慶等電網推廣應用，實現了不停電、非人工干預的智能融冰，保障了電網安全，取得巨大經濟效益和社會效益。
圖2 智能融冰裝置的安裝與融冰方式
基于圓柱陣列積冰器的覆冰參數精準測量裝置
Advanced Icing Detection Apparatus based on Multi-cylinders Ice-accumulator
依托國家【973計劃】課題-輸電線路覆冰故障形成機理與預測模型及防治方法、國家科技支撐計劃子課題-導線覆冰融冰與脫冰機理研究，通過系統的理論研究和野外自然科學觀測獲取的原始科學數據積累， 發明了基于旋轉圓柱陣列積冰器覆冰重量反演覆冰參數的方法，研制了積冰器陣列裝置系統，研制了地線取能裝置，圓柱陣列積冰器融冰裝置，實現動態獲取覆冰環境的溫度、風速風向、液態水含量和中值體積水滴直徑和覆冰密度等覆冰參數的精準測量，解決了覆冰條件下傳感器凍結和覆冰參數不可測的國際性難題。
圖3 圓柱陣列積冰器
圖4 基于圓柱陣列檢測覆冰參數的方法
采用擴徑導線的非干預冰災防御方法
Non-Manual Intervening Method of Icing Disaster Prevention Using Diameter-expanded Conductor
空氣動力學仿真及試驗統計結果均表明：導線直徑越大，覆冰厚度就越小。與普通導線相比，在傳輸能力相同的情況下，擴徑導線具有更好的抗冰雪災害的效果。因此，在一些微氣候、微地形重覆冰地區，使用有效導電面積相同的擴徑導線來代替分裂導線，能顯著提高抗冰強度，達到被動、經濟、非人工干預的防止冰雪災害的目的。
基于【輸電線路自然傳輸功率不變】和【有效載流面積不變】兩大原則建立擴徑導線替代分裂導線的應用模型，提出替代方案。研究結果表明：擴徑導線替代分裂導線減少覆冰量在65%~84%之間，在相同的覆冰環境下，擴徑導線具有良好的防冰作用。此外，單根擴徑導線拉斷力大于單根鋼芯鋁絞線，在發生覆冰時因導線受力過大或不平衡力拉斷的可能性大大減少，可以提高鐵塔張力的裕度，提高線路運行的安全性。
圖5 擴徑導線取代四分裂導線
圖6 二分裂擴徑導線取代四分裂導線
圖7 擴徑導線取代二分裂導線
利用導線電暈效應的非干預冰災防御方法
Non-Manual Intervening Method of Icing Disaster Prevention based on Corona Effect
覆冰導線表面電場強度達到一定值時會產生電暈放電。電暈放電產生的能量可以抑制覆冰的產生和增長。因此，在電磁環境允許范圍內，通過采用較小導線 直徑提高覆冰導線表面電場強度而獲得電暈效應，可以實現輸電線路的防冰，該方法可用于局部地區的冰災防御。
研究表明：導線表面電場強度達到15kV/cm時，過冷卻水滴霧滴在碰撞導線覆冰之前立即發生沉積電暈放電，耗散過冷卻水滴，有效抑制覆冰，高于20kV/cm時導線表面無法成冰?；诖罅康娜斯じ脖妥匀桓脖囼灲Y果，提出導線表面電場可由現行的8~11kV/cm提高至16~18kV/cm，交流輸電線路覆冰厚度降低60%以上，直流輸電線路覆冰厚度降低75%以上，在覆冰條件下產生的電暈效應足以防止輸電線路在重度覆冰地區發生冰災。
圖8 接近導線的雪花炸裂過程
圖9 電場強度與覆冰量關系
抑制導線扭轉與超疏水涂料結合的非干預冰災防御方法
Non-Manual Intervening Method of Icing Disaster Prevention Using Non-Twisted Conductor and Super-hydrophobic Coating
自然條件下導線往往產生偏心翼形覆冰而造成導線扭轉，從而形成圓柱體覆冰，不僅使得表面冰層難以脫落，而且加速覆冰的增長，更容易導致冰災事故的發生。通過增大導線放線張力、分散安裝平衡錘、失諧擺等方式，不僅能夠抑制導線覆冰扭轉，而且可以大幅度抑制覆冰導線的舞動事故。而抑制導線扭轉，可以使導線表面形成的是翼型覆冰，待覆冰增長到一定程度時，導線冰層可以在自然風的作用下由于振動力和風力的影響而自行脫落。雖然目前常用的超疏水防冰涂料在實際防冰中會失去作用，但是配合本方法可使超疏水涂料在輸電線路防冰中得到有效的利用，這種方法結合憎水性涂料等使用，可取得意外的效果。
基于上述研究，創造性的提出了【提高導線張力】、【安裝平衡器】防止導線扭轉、利用疏水涂層降低冰的粘接力，使【翼型覆冰】在自然微風下自行脫落，實現非干預式被動脫冰和防冰減災的目的。
圖10 無抑制逆轉措施的導線形成圓形覆冰，難以自然脫落
圖11 抑制導線扭轉與超疏水涂料結合的自然脫冰過程