对线路覆冰的分析及保护措施分析

对线路覆冰的分析及保护措施分析
【摘要】从线路故障的原因统计中我们可以看到，覆冰是导致杆塔倾斜、断线或者闪络问题的主要原因，这就要求在建设线路过程中充分考虑到当地冰雪状况，对输电走廊的微气候、微地形要进行仔细的研究，尽量避开重冰区，如果无法避免则必须要采取防冰措施，保护线路的良好运行。

【关键词】线路覆冰；危害；保护对策
前言
与南方相比，北方的线路覆冰问题更加突出，严重威胁电力系统的安全运转，必须要引起高度的重视。

因此，有必要掌握线路覆冰的特征及规律，采取针对性的对策，降低冰灾事故发生的频率。

1、输电线路产生冰害事故的直接原因
综合分析，导致冰害事故的直接原因较多，其随机性导致覆冰的尺寸、密度和形式都会发生一定变化，我们可以将其分为以下几类：1.1 垂直荷载使冰的重量增加，支持结构和金具荷载的垂直荷载增加
如果输电线路发生覆冰，架空地线弧垂多会超过导线弧垂，发生短路故障。

另外，由于覆冰，导线与地线的拉力也会增加，会对转角塔及基础的角变荷载产生一定的影响。

1.2 迎风面覆冰厚度增加，线路的水平荷载也会随之增加
如果覆冰之后遭遇大风天气，线路可能会发生倒杆等严重的事故。

1.3 不均匀荷载导致线路荷载静态纵向不平衡
受到塔高、档距等因素的影响，去除覆冰的区域存在严重不平衡，导致导线固定点承受较大的冲击。

1.4 白雪凝聚使直径增加，截面均衡没变。

白雪覆层并没有改变导线的阻尼，随着风力消耗，导向直径增加，振动幅度要大于裸线，此外，较低的频率可能会降至防震器有效运行范围以下。

2、覆冰事故的分类
2.1 线路覆冰过载引发的事故
第一，导线和架空地线从压接管内抽出；或外层铝股全断，钢芯抽出的事故；也有整根拉断或耐张线夹出口附近导线外层断若干股的事故。

第二，有悬垂线夹船体在u型螺丝附近断裂的事故，也存在拉线楔型线夹断裂导致的倒杆。

第三，弧垂增加，导线对地间距减小而产生闪络；或者地线弧垂增加，受到风舞动等因素的影响而产生烧伤或者断线事故。

第四，主线路的塔干，由于导地线导致杆头顺着线路的方向折断，导线的布置不对称也可能引发垂直线路方向的塔头折断事故。

第五，覆冰会使基础被破坏，下沉、倾斜或者爆炸事故导致的倒杆事故频发。

第六，覆冰还会引起扭转、跳跃、绝缘子翻转等事故频发。

2.2 覆冰不均匀或者脱冰不同期
对于导线与地线来说，覆冰不均匀或者脱冰不同期会出现张力
差，导线在线夹内活动，严重时将使导线外层铝股在线夹出口处全断、钢芯抽动，造成线夹另一侧的铝股发生颈缩，拥挤在线夹附近，长达1～20m（悬垂线夹和耐张线夹均有此类情况发生）。

二者最大区别是一动一静两种荷载。

同时，由于张力不同，直线杆塔承受张力差，绝缘子串出现较大偏移，绝缘子会出现损伤。

如果张力差达到一定限度，导向碰撞拉线，电气间隙减小，使拉线烧断造成倒杆。

2.3 绝缘子串冰凌闪络事故
覆冰是污秽的一种，放电也是由表面泄露电流导致的，绝缘子覆冰或被冰凌桥接后，绝缘强度降低，泄漏距离缩短。

融冰的过程中，绝缘子表面会出现倒水膜，绝缘子局部表面电阻降低，出现闪络，过程持续中烧伤绝缘子，降低绝缘强度。

2.4 覆冰导线舞动
输电线路覆冰形成扇形、月形等不均匀的形状，在风速超过4m/s 的时候，风向与线路夹角超过45度的时候，导线的空气流动性能较好，在风的激励下产生舞动，轻则发生跳闸、闪络等问题，严重的情况下绝缘子会被损坏，甚至会产生倒塔等严重的电网事故。

3、覆冰的分布、类型及产生原因
3.1 覆冰的主要分布区域
从相关部门的调查结果来看，西北地区雾凇覆冰的时间远远长于雨凇覆冰的日数。

湖南、湖北、江西、云南、等省份的覆冰十分严重。

3.2 覆冰的类型
从物理性质与气象现象来看，一般可以将输电线路覆冰分为降水覆冰、由过冷却状态下的液体运力或水滴碰到地面，冻结后形成的云中覆冰、凝华覆冰三种。

3.3 导致覆冰的成因
首先，气象环境对覆冰的影响
冬季温度在零下的时候，大气中的水滴会发生冷却，甚至在夏季或者高空的时候也会出现冷却，冷却水滴与处于冷却水滴包围的输电线路导线发生碰撞，冻结在线路表面，形成覆冰。

其次，受到季节的困扰
线路覆冰多发生在11月到次年的3月份，入冬和倒春寒时覆冰发生频率最高。

1 月和12 月份几乎是所有重覆冰地区平均气温最低的月份，但湿度相对较小，因此线路覆冰相对11 月及2、3 月份较轻。

在11 月份、2 月底和3 月初，湿度较高，虽然平均气温相对1 月和12 月略高，但导线覆冰较1 月份更为严重。

再次海拔高度的影响
条件相同的地区，海拔愈高，愈容易覆冰，覆冰也就越厚，在相对较低的地方，尽管冰厚较薄，但是雨凇或者混合冻结十分常见。

四是线路走向及悬挂高度的影响
相比较之下，东西覆冰的危害要比南北走向的导向覆冰严重，冬季覆冰天气多为北风或西北风，所以，严重覆冰地段选择线路走廊时，尽量避免导线呈东西走向。

五是导线直径与覆冰厚度和冰重关系
在风速等于8m/s的时候，直径不高于4cm的不太粗的导线，相对较粗的导线的单位长度覆冰量比相对较细的导线重，对于直径大于4cm的较大导线，单位长度覆冰重量反比较细的导线轻；在大于8m/s 的较大风速下，对于任何直径的导线，导线粗细与覆冰厚重成正比，但覆冰厚度是随导线直径的增加而减小的。

最后，电场对输电线路覆冰的影响
电场强度较小时导线覆冰量、冰厚及密度岁电场强度增加而增加，当电场强度高时，带电导线覆冰比不带导线覆冰少，同时覆冰量与电压极性有明显关系；此外，在强电场作用下，导线覆冰的密度也较无电场时小。

4、破除覆冰的对策
要想防止输电线路的病害，关键要控制好设计的质量，分析计算在一定周期内可能出现的最大覆冰荷载，从而确定线路杆塔的荷载承受能力。

如果设计环节的抗冰对策考虑不周全的话，可以采取除冰与防冰的对策。

当前，常见的防冰与除冰方法可以分为：热力除冰、防冰方法，机械除冰方法，被动防冰方法及其他防冰方法。

4.1 热力防冰
该方法主要被应用于输电、航空、航海及铁路等领域。

在发生覆冰的季节对可能覆冰的物体，利用附加热源或其自身热源加热的措施使其温度维持在冰点以上，达到防止物体不覆冰的目的。

4.2 热力除冰
一旦物体覆冰要及时采取加热措施进行除冰，融化表面的覆冰。

当前常见的热力除冰的方法主要有阻性线、过电流、短路电流三种除冰技术，可应用于输电电力除冰。

短路熔冰和过电流熔冰两种技术都是在线路导线或地线上通以高于正常电流密度的传输电流，获得焦耳热达到熔冰的目的。

4.3 机械除冰方法
借助机械外力或者手工强度使覆冰物体上覆冰脱落的方法就是机械除冰，相对而言，该技术在我国应用较少。

4.4 被动除冰
这一方法主要是借助运用风、地球引力、温度变化等自然条件进行脱冰，这一方法从效果上不算理想，但是不需要附加能量。

在所有的被动方法中，应用憎水性固体涂料的方法备受研究者的广泛关注。

5、结束语
相对而言，我国是世界上输电线路较多的国家，所以，深入探究这一技术是十分必要的，这就提高我国输电线路的安全运行及解决高海拔地区输电线路覆冰问题都具有十分积极的意义。

参考文献：
[1]蒋兴良，易辉.输电线路覆冰及防护[m].北京：中国电力出版社.
[2]刘书堂.输电线路设计[j].东北电力学院学报.。