输电线路导线覆冰的国内外研究现状

输电线路导线覆冰的国内外研究现状
摘要：架空线路是把发电厂变电站及用电设备连接起来，起着输送、分配电
能的作用，因此架空线路是电力网的重要组成部分。

由于其暴露在野外，长期受
到风吹日晒、严冬酷暑、污秽侵袭、雷电冲击及外部环境的影响，随时可能导致
线路故障，影响安全用电。

严重时将会导致大面积停电事故。

架空配电线路点多、面广、线长，运行环境差，绝缘水平低，外界因素的作用和气候的干变万化易对
线路的安全运行造成影响。

本文分析了国内外线路覆冰问题的现状，并提出了相
关的解决方案。

关键词：输电线路；覆冰；国内外研究状况
1覆冰问题形成原因以及影响因素
1.1物理过程分析
了解高压输电线路覆冰情况，会发现温度、湿度、风速是其中的关键因素。

当三者达到标准之后，就会在线路上出现覆冰问题。

调查研究表明，气温在0℃
以下，且空气之中的水分含量高于80%，且风速要大于1m/s，符合覆冰的情况。

在冬季或者春季，气温相对较低，其风速较快，如果遇到小雨、大雾等气候，水
滴量大，且周围气温较高，那么水滴散发的速度就相对较低，在输电线路周围可
能会出现雨凇问题。

在降雨之后，气温突然下降，或者雨雪天气交加，那么雪水
和冻雨，就会粘在雨凇表面，而且厚度也明显增加。

在形成过程中多次出现晴冷
的情形，出现混合凇，提升了线路覆冰的概率。

1.2影响因素
在大气环境之中，水分在0℃基本就会出现冷却的情形，被冷却水包裹的输
电线路，如果与其他冷却水滴粘结，或者与其他冷却水滴相互碰撞，就会导致线
路表面覆冰。

在同一地区，海拔的高低也会影响覆冰的速度。

如果高压线路的海
拔较高，那么在水分、温度的影响之下，出现覆冰问题的概率增加。

如果是海拔
较低的区域，那么覆冰的概率相对较低。

在每个地区，都会出现一个特定的起始
结冰的高度，这便是凝结高度。

在输电线路之中，输电导线出现覆冰的问题，还
会受制于山脉的走向、风口等条件。

输电导线覆冰量的大小，与电场的强度有密切联系。

如果电场强度较小，出
现电场强度增发的情形，那么导线覆冰量明显提升，电场强度增大，不带电的覆
冰量相对于带电导线覆冰量也会比较大。

强电场的作用之下，输电导线覆冰密度，要低于无电场的状态。

对已经出现覆冰问题的线路进行观察分析，覆冰较为严重
的地区，线路多半是东西走向，而南北走向的输电线路覆冰则不会太严重。

为降
低导线覆冰问题，要尽可能地避免线路东西走向布置。

确定悬挂高度，根据一个
地区的情况，如果悬挂的高度越高，那么出现覆冰问题的概率也会越大，覆冰也
相对较厚，所以在处理线路覆冰问题期间，要结合实际设置相应的悬挂高度，提
升技术效果。

2高压输电线路覆冰的危害性
如果在电力系统之中，高压输电线路覆冰问题出现，会导致输电线路要承受
的压力逐渐增多，如果超出自身的负荷范围，就会导致输电线路断线的情形，甚
至会引起杆塔倒塌的情形，可能会破坏周围环境，或者对人们的生命安全带来威胁。

高压输电线路覆冰期间，线路上的覆冰，也会对输电线路整体造成一种拉力。

输电线路因此会有一定的弧度变化，原有的形状会发生改变，破坏输电线路各个
杆塔之间的距离。

如果对地距离小于安全距离，那么故障发生的概率会大大提升。

在初期建造高压输电线路期间，技术人员会在输电线路之中，安装绝缘子串。

如
果输电线路出现覆冰的情形，那么绝缘子串也可能会覆冰，降低绝缘能力。

如果
覆冰融化，绝缘子短路的情形也会出现，可能会引发接地事故，所以线路覆冰的
危险性高。

3国内外覆冰监测技术
在我国某些地区由于覆盖范围广，地理条件差，因此，采用人工采集覆冰资
料十分困难。

在计算机和网络通讯技术飞速发展的今天，对高压输导线路覆冰状
况进行了研究。

吕玉祥等人建议，利用称重方法对绝缘子的张力进行监测，由此
可计算出导线上的冰层重量。

邢毅等改进了常规称重方法，把微气象资料和覆冰的力学分析结合起来，使得主站能够更精确地判断出输导线路覆冰情况。

基于绝缘子遥测技术，李敏等提出了短波通信的静态图象探测方法，可以实时地向用户传输线路的现场影像，便于制定维护策略。

黄新波等人利用中值滤波、跟踪补偿等技术，对复杂条件下的数据进行了清晰化处理，使数据的相对误差小于4.8%。

此外，张松海等根据动力拉力与倾斜角度的关系，还建议采用倾斜角度来判定线路覆冰程度。

蒋健认为，在恶劣的气候条件下，采用光栅应力传感器，可以达到准确的测量结果。

综上所述，研究开发的高压输导线路覆冰状况监测系统，可以对覆冰的危害进行有效的监测，并对其进行早期的防范，可以防止或降低由于覆冰造成的经济损失，保证高压输导线路的安全运行，但目前急需优化监测精度、监测装置的寿命、维护费用和维护的难度。

3.1导线温升监测
现场运维人员采用手持红外测温仪对导线进行测温，因脱冰前，线路被冰壳包裹，无法准确测出导线温度；脱冰后，因测量人员水平参差不齐，无法准确得到导线温度情况；由于观冰点处于高山大岭中，经常出现通讯不畅的情况，使得温度测量数据无法实时反馈到融冰指挥中心。

如果在导线上加装温度在线监测装置，将能使导线温度实时传输到融冰指挥中心，以协助融冰总指挥实时掌握导线温升状态，对融冰工作进行掌控。

3.2临界界电流防冰法
临界电流防冰法主要是采用电流通过输电导线时候，线路上电阻所产生的焦耳热使得线路表层温度可维持在0度以上从而实现防冰的一种保护线路的技术。

因为只要调节线路传输的电流便能对导线表层的温度进行控制，故而只需依据输电线路所在的环境与条件，对导线电流值进行调节便可实现线路防冰。

从理论角度讲，这是一种简易、高效的线路防冰技术，其缺点就是能耗比较高，对其实现方法的研究还很少。

现阶段，此类防冰技术仍然还处在研究和试验的阶段，尚未得到实际的推广应用。

3.3机械除冰法
(1)从地面上向导线或避雷线抛掷木棍，打碎覆冰，使之脱落；也可以用木
或竹竿直接进行敲打，使覆冰脱落；如果线路停电困难，也可用绝缘杆来敲打覆冰。

(2)用木制套圈套在导线上，并用绳子顺着导线拉，便可以消除覆冰。

(3)用滑车式除冰器来除冰。

机械除冰法是比较原始的，除冰器的样式各地
区也都不相同，种类也很多。

其缺点是必须停电进行，费时费力。

3.4电流溶解法
电流溶解法主要是加大负荷电流，用短路电流来加热导线使覆冰融解，达到
除冰的目的。

其具体做法有以下几种。

(1)改变电力网的运行方式来增大线路的负荷电流。

(2)将线路与系统断开，并在线路的一端用导线将三相短接起来，另一端用
特设的变压器或发动机供给短路电流。

当采用增大线路负荷电流来加热导线时，
应在覆冰开始形成的初期，即加大负荷电流，作为预防措施：但这种方法会使线
路的电压降低，增大电能损耗，所以不能长期使用。

当用短路电流来融解覆冰时，则应根据线路的长度、导线的截面积和材料，准备好必要的设备，其容量应事先
计算好，使之能够满足融冰的要求。

用短路电流融冰时，应派人到线路上去观察
覆冰的融化过程，当覆冰已开始从导线上脱落时，应立即切断融冰电流，否则时
间一长，会使导线过热，特别应注意导线的连接处。

在一般设备条件下，电流融
冰法是很难实现的，因此除了在重冰区外，一般很少使用。

4结束语
架空线路在运行过程中，一旦出现覆冰现象，在一定程度上会影响线路的稳
定运行，降低电力资源的利用率。

通过分析架空线路自然覆冰形态，并做好相应
的现场观测工作，针对架空线路的实际覆冰情况，及时采取相应的解决措施，不
断提高架空线路的安全性与稳定性，保证我国电力资源得到有效利用。

参考文献
[1]蒋明,赵汉棣,马小强.高压输导线路覆冰及防冰、除冰技术综述[J].电力安全技术,2020,22(04):26-32.
[2]王津宇,李哲,刘善峰,卢明,苑司坤.基于风险系数的输导线路覆冰舞动预警方法[J].高压电器,2019,55(09):194-199.。