１ 除冰技术分类
出于保障严寒天气下供电、通讯和交通运输的 迫切需求， 国内外对除冰技术和装置的开发都相当 重视， 提出了 ３０ 余种除冰技术。根据工作原理， 这些 除冰技术可归纳为 ４ 类： 热力除冰法， 机械除冰法， 自 然 被 动 法 和 其 他 方 法［１－ ２］。
１．１ 热力除冰法是利用附加热源或者自身发热除冰
电力传输线路上的结冰在 ３３ ｋＶ１００ Ｈｚ 高电压 激励下产生介电损失， 而介电损失可以将冰自身融 化。单独使用介电损失来融冰， 产生热量不均衡。将 介电损失和耐趋肤效应损失联合使用， 可以产生均 衡的热量。在冲击效率显著衰减前， 采用单根高压线 结构可以除去长 １００ ｋｍ 输电线上的覆冰。试验模型 采用长 １ ｍ 线路， 在 ３０ ｋＶ 电压作用下， 有效除去了 线路上 ７ ｍｍ 厚的覆冰。
径不少于 ２０ ｋｍ。 性 运 行 ， 减 少 对 环
境的影响。
消除流过其中性点的直流电流。
３ 共用接地极优越性
表 ３ 以紧凑型共用接地极为例， 与三站独立接 地极比较， 体现三站共用接地极的优越性。
４ 结语
复龙换流站共用接地极是我国迄今为止唯一的 三回直流系统共用接地极， 对其的研究、设计和建设 将 为 今 后 更 多 的 两 个 （或 多 个 ）直 流 系 统 共 用 接 地 极 提供强有力的技术支撑和宝贵的运行经验。
３ 交流电流除冰专利
美国达特茅斯大学教授于 １９９９ 年申请了一项 除冰专利— ——除去固体表面覆冰的方法和装置 （ 专 利号 ＰＣＴ／ＵＳ００／０５６６５） 。这个发明旨在为输电线路、 飞机机翼等金属固体表面除冰和防冰提供一个可行 的方案。
该除冰装置包括覆盖在金属固体表面的结构层 和与之相连的交流电路， 如图 ２ 所示。图中， ６２２ 代 表输电线等金属固体， 包裹在它外面的 ６２４ 和 ６２６ 是除冰结构层， ６２０ 是冰雪层。其中， ６２４ 是导体层， ６２６ 是由铁电物质、有损耗的绝缘体、铁磁体或者半 导体构成。除冰的工作原理为， 导电层 ６２４ 中流过交
和防冰。热力除冰效果明显， 但能量损耗大， 设备投资 成本高。最新的热力除冰技术有高压直流电流除冰 技 术［３］、交 流 电 流 除 冰 技 术［４］、利 用 高 频 高 电 压 激 励 产生的介电损失除冰技术［５］和脉冲电热除冰技术［６］。
１．２ 机械除冰法是采用机械外力除冰。最早有“ａｄ ｈｏｃ”法、滑轮铲刮法和强力振动法， 其中滑轮铲刮法
图 ３ 脉冲电热除冰原理图
图 ２ 交流电流除冰原理图
图 ４ 脉冲电热除冰耗能 Ｗ１ 与常规热力除冰耗能 Ｗ２ 比较
（ 下转第 １９ 页）
第４期
±８００ ｋＶ 复龙换流站共用接地极设计特点
·１９·
表 ３ 主要工程量及环境影响比较表
项目
三站独立接地极 三站共用接地极
施 工 临 时 占 地 面 积／ｈｍ２ 永 久 征 地 面 积 ／ｍ２ 电 极 总 长 度／ｍ 焦 碳 用 量／ｔ 馈 电 元 件 用 量／ｔ 电 缆 用 量／ｍ 引流构架／基 土 方 量 ／ｍ３ 投资费用／万元 投资差额／万元
环境影响
１０７．１
３２．２
７ ５００
３ ６００
１１ ６７０
７ ８００
１２ ４９０
３ ７００
１９２
１５５
３７ ９８０
４６ ５００
３
３
２１４ ８００
１４７ ０００
１１ ７５６
７ ９９３
３ ７６３
０
至少减少影响半
分别以 ３ 个独立接 径 ４０ ｋｍ， 也 可 通
地极为中心影响半 过 任 意 两 站 异 极
应用这个专利为输电线路除冰， 需要在输电线 路外包裹除冰结构层， 这将增加输电线路的重量， 改 变线路的设计参数。
４ 利用高频高电压激励产生的介电损失除 冰方法
图 １ 可实现除冰模式和静态无功补偿模式切换的 隔离开关
高压直流电流除冰技术可以用于长距离输电线 路除冰， 而且除冰过程可以人为控制。试验数据表 明 ， 标 准 的 ７３５ ｋＶ 输 电 线 路 ， 每 相 ４ 分 裂 的 １３５４ＭＣＭ 导线， 每相采用 ７ ２００ Ａ 电流除冰工作 ３０ ｍｉｎ， 可 以 融 化 半 径 为 １２ ｍｍ 厚 的 冰 层 （ 零 下 １５ ℃ 条件） 。另外， 隔离开关在积雪达 ６０ ｍｍ 的情况下也 能够正常工作。
历时 ７ 年， 魁北克水利电力公司与 ＡＲＥＶＡ Ｔ＆Ｄ 公 司 开 发 出 一 套 具 有 除 冰 和 供 电 质 量 优 化 ２ 种功能的系统， 该系统经济高效地解决了输电线路 除冰和优化供电质量这 ２ 个问题。该系统于 ２００６ 年 秋投入运行， 最初投运的线路达 ７５ ｋｍ。
高压直流电流除冰和供电质量优化系统有 ２ 种 工作模式： 除冰模式和静态无功功率补偿模式。除冰 原理是在输电线路上流过 ７ ２００ Ａ 直流电流， 加热 输电线路， 使其表面的冰雪融化。无需除冰时， 它可 作为无功功率补偿器， 维持电网电压恒定、更好地利 用电网、安全释放过量电能、增加系统的可靠性及可 用性和改善故障期间及故障后的系统稳定性。该系 统非常灵活， 可以在 １ ｈ 内， 实现除冰模式和静态无 功补偿模式自由切换。图 １ 所示是 ＡＲＥＶＡ Ｔ＆Ｄ 公 司设计的隔离开关， 其作用是将线路与电网隔离， 实 现除冰模式与静态无功补偿模式之间的切换， 该装 置是可控的。
可能因不均匀或不同期脱冰产生导线跳跃， 引起线 路事故。正在研究中输电线路的防覆冰涂料［７］， 也是 一种被动除冰方法。
１．４ 其他除冰方法。除上述方法外， 电子冻结、电晕
放电和碰撞前颗粒冻结、加热等方法也正在国内外 研究。
２ 高压直流电流除冰和供电质量优化系统
１９９８ 年， 北美 地 区 遭 受 到 有 气 象 记 录 以 来 最 严重的暴风雪袭击， 暴风雪使当地的电力设施破坏 严重。加拿大魁北克省是受灾最严重的区域之一， 魁北克水利电力公司的供电系统受到重创， 其辖区 内 ３４％的电网被破坏， 全部重建需 １６ ２４８ 根电杆， ２０ １１２ 根横担和 ４ ８００ 台变压器。这次灾害共造成 １００ 多万用户断电， 有的地方甚至断电数周［３］。
这个系统的工作过程很简单。设置在变电站的 大容量隔离开关， 将输电线路与电网分离， 系统将从 静态无功补偿工作模式切换到除冰工作模式。除冰 工作结束， 输电线路将再次与电网连接。由于这是计 划切换， 电厂输出的电量可以通过其他线路输送， 以 维持对终端用户的供电。
第４期
输电线路除冰新技术
·１１·
流电流， 在它周围产生电磁场， ６２６ 层受电磁场作用 将电能转换成热能， 将冰雪层 ６２０ 融化。
５ 脉冲电除冰技术
脉冲电热除冰的原理见图 ３。在待除冰固体表 面覆盖一个大面积、非常薄的加热层， 称为薄壁加热 器。薄壁加热器产生热脉冲， 用于快速除冰。用薄壁 加热器和常规加热器同时将物体表面温度稳定升高 到 Ｔ， 则薄壁加热器热脉冲持续时间 ｔ１ 比常规热力 除冰方法加热持续时间 ｔ２ 小得多。如图 ４ 所示， 薄
ＱＩ Ｙｉｎｇ， ＺＨＯＮＧ Ｗｅｉ－ ｈｕａ， ＱＩ Ｌｅ
（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｓｏｕｔｈｅｒｎ Ｃｈｉｎａ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｐｏｗｅｒ Ｄｅｓｉｇｎ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ， Ｗｕｈａｎ ４３００７１， Ｃｈｉｎａ）
［ Ａｂｓｔｒ ａｃｔ］ Ｆｕｌｏｎｇ ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ ｓｔａｔｉｏｎ ｏｆ Ｘｉａｎｇｊｉａｂａ－ Ｓｈａｎｇｈａｉ ±８００ ｋＶ ＵＨＶ ＤＣ ｌｉｎｅ ｈａｓ ａ ｃｏｍｍｏｎ ｇｒｏｕｎｄ ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ ｓｈａｒｅｄ ｂｙ ３ ｓｔａｔｉｏｎｓ， ｗｈｉｃｈ ｈａｓ ｉｔｓ ｏｗｎ ｄｅｓｉｇｎ ａｎｄ ｔｅｃｈｎｉｃａｌ ｃｈａｌｌｅｎｇｅｓ ｃｏｍｐａｒｅｄ ｔｏ ｒｅｇｕｌａｒ ｉｎｄｅｐｅｎｄｅｎｔ ｇｒｏｕｎｄ ｅｌｅｃｔｒｏｄｅｓ． Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｏｆ ｄｅｓｉｇｎ ｓｔｕｄｙ ｉｎ ｓｕｃｈ ａｓｐｅｃｔｓ ａｓ ｏｐｅｒａｔｉｎｇ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ ｓｅｌｅｃｔｉｏｎ ａｎｄ ａｒｒａｎｇｅｍｅｎｔ ｏｆ ｃｏｍｍｏｎ ｇｒｏｕｎｄ ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ， ｄｉｖｅｒｓｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍ ｄｅｓｉｇｎ， ｆｅｅｄ ｍａｔｅｒｉａｌ ｓｅｌｅｃｔｉｏｎ， ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ ｌａｒｇｅ ｇｒｏｕｎｄ ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ ｃｕｒｒｅｎｔ ｏｎ ｐｏｗｅｒ ｓｙｓｔｅｍ， ｅｔｃ．， ｃａｎ ｂｅ ｕｓｅｄ ａｓ ｒｅｆｅｒｅｎｃｅｓ ｆｏｒ ｆｏｌｌｏｗｉｎｇ－ ｕｐ ｐｒｏｊｅｃｔｓ． ［ Ｋｅｙｗｏｒ ｄｓ］ ｃｏｍｍｏｎ ｇｒｏｕｎｄ ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ； ｓｅｐａｒａｔｅｄ ｍｏｄｅ； ｃｏｍｐａｃｔ ｔｙｐｅ； ｈｉｇｈ ｓｉｌｉｃｏｎ ｃａｓｔ ｉｒｏｎ； ｉｎｄｅｐｅｎｄｅｎｔ ｄｉｖｅｒｓｉｏｎ； ｅｆｆｅｃｔ ｏｎ ｐｏｗｅｒ ｓｙｓｔｅｍ
５ 参考文献
［１］ 曾连生． 金沙江一期 ＵＨＶＤＣ 工程换流站共用接地极的研究［Ｊ］． 电力建设， ２００７， ２８（９）：８－ １２．
［２］ 黎 亮， 蔡 上， 聂国 一．向 家 坝 换 流 站 共 用 接 地 极 研 究［Ｊ］．电 力 建设， ２００７， ２８（６）：１７－ １９．
Ｄｅｓｉｇｎ Ｆｅａｔｕｒｅｓ ｏｆ ±８００ ｋＶ Ｆｕｌｏｎｇ Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ Ｓｔａｔｉｏｎ Ｃｏｍｍｏｎ Ｇｒｏｕｎｄ Ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ
较为实用， 它耗能小， 价格低廉， 但操作困难， 安全性 能亦需完善。采用电磁力或电脉冲使导线产生强烈 的而又在控制范围内振动来除冰， 对雾淞有一定效 果， 对雨淞效果有限， 除冰效果不佳。
１．３ 被动除冰方法是在导线上安装阻雪环、平衡锤 等装置可使导线上的覆冰堆积到一定程度时， 由风 力或其他自然力的作用自行脱落。该法简单易行，但
（ 责任编辑： 刘同举）
!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!