输电线路绝缘子的覆冰对绝缘水平影响的研究现状

输电线路绝缘子的覆冰对绝缘水平影响的研究现状

摘要

绝缘子覆冰闪络严重威胁输电线路安全运行，是电力系统安全运行亟待解决的关键技术之一。国内外对覆冰绝缘子闪络特性已进行大量研究，但这些研究多是在不带电情况下进行的。本文浅谈影响覆冰的特征，分类，防护，借鉴现有的有效方法和技术，对输电线路覆冰故障建议防范与处理的措施。

关键词：覆冰闪络，特征，分类，防护

ABSTRACT

In recent years,AC flashover programs of iced insulators is one of the severe problems for external insulation of transmission lines and has been one of the key technologies to assurance the electric power system safely operated which should be solved as soon as possible.There are a lot researches about the AC flashover performance and voltage correction,but most of these researches are under non-energized condition. now,we’ll analyse the main characters of iced insulators，and how to classify and protect them.we use some useful ways and skills to deal with these problems.

Keywores:AC flashover programs of iced insulators，characters, classification,protection

1. 覆冰的主要特征Array覆冰是一种分布广泛的自然现

象，尤其雾凇是一种美丽的自然景观，

给人以美的享受。然而，对于电力系

统，覆冰则是自然灾害。

1.1 覆冰产生的基本条件

根据气象观测和输电线路运行经验，一般在入冬或初春季节，当气温在-5~0℃之间，风速在1~15m/s时，如遇浓雾、降雨等情况，空气湿度超过85%，将在导线表面产生以雨凇为主的覆冰。如果气温持续降低，则在雨凇外部继续产生混合凇，温度下降至-15~-8℃时，其余气象参数不发生变化，还会继续生长雾凇。

归纳起来，产生导线覆冰的必要条件

主要有：导线温度低于0℃以下、空

气湿度大于85%，横线路风速大于

1m/s。虽然这些条件相对来讲也较为

苛刻，但在冷热气流交汇区域和一些

微地形微气象区域，覆冰现象却较为

普遍。

1.2 覆冰的分类

覆冰按照表观特性可分为雨凇、雾凇、混合凇和雪凇。

1.2.1雨凇

粒径较大的过冷却水滴，碰撞在物体上，先散开成水膜然后冻结成冰凌，呈湿增长方式。冰体透明坚固，比重大，一般为0.7~0.9g/cm3，粘附力强，常伴有冰柱。

1.2.2 雾凇又称软雾凇

粒径较小的过冷却水滴，随气流浮动，在碰击物体瞬间即冻结成冰凌，呈干增长方式。冰体白色疏松，比重小，一般为0.1~0.3g/cm3之间，粘附力较弱，通常在物体的迎风面冻结。

1.2.3 混合凇又称硬雾凇

当不同粒径的过冷却水滴，随气流浮动，在碰撞物体瞬间，部份呈干增长，部份呈湿增长。冰体呈半透明状，比重中等，一般为0.2~0.6g/cm3之间，常在物体迎风面冻结，粘附力较强。

1.2.4雪凇又称湿雪

冻结的雪片，在降落过程中，通过一段温暖层后，雪片趋于潮湿、融化，然后冻结在物体上，冰体呈白色堆积状，比重偏小且粘附力差，一般为0.2~0.4g/cm3之间。在导线振动或风吹下很容易脱落，一般只会在融雪时造成绝缘子串闪络，因此对线路安全运行威胁不大。

2. 覆冰事故国内外研究现状2.1 覆冰主要事故类型

输电线路覆冰事故一般可分为四类:①过荷载事故，即线路实际覆冰超过设计抗冰厚度，亦即线路覆冰质量增加、覆冰后风压面积增加，从而导致电气和结构方面的事故；②不均匀覆冰或不同期脱冰引起的电气和结构方面的事故；③绝缘子串覆冰过多或

被冰凌桥接，引起绝缘子串电气性能降低；④覆冰引起的导线舞动事故。 2.1.1 过荷载事故

导、地线覆冰后，其弧垂和张力增大，进而增大绝缘子串、金具、杆塔和基础的荷载。当发展到一定程度时，在电气方面，导线弧垂下降过大将导致对地或交叉跨越物间距不足发生放电，地线弧垂增大与导线安全净距不足发生放电，甚至烧断导地线事故；在结构方面，将会造成导、地线和金具断裂或损坏，杆塔受损甚至倒塌，基础下沉、倾斜甚至损坏，绝缘子串扭转、跳跃发生翻转、碰撞等。

杆塔过荷载 地线过荷载

2.1.2 不均匀覆冰或不同期脱冰事故

相邻档不均匀覆冰或不同期脱冰都会产生张力差，使导地线受损、滑动，还会造成直线杆塔承受不平衡张力发生倾斜、受损，严重时还会发生倒杆塔事故。同时，不同期脱冰还会引起导、地线跳跃相互接近发生放电，导线跳跃引起耐张塔引流线与横担接近发生放电，悬垂绝缘子串偏移碰撞

横担等。

导线不均匀覆冰

导线不同期脱冰

2.1.3 绝缘子串冰闪事故

绝缘子覆冰或被冰凌桥接后，绝

缘强度下降，泄漏距离缩短。融冰时，

绝缘子局部表面电阻降低，形成闪络

事故。

绝缘子串覆冰绝缘子串覆冰

2.1.4 覆冰舞动

不均匀覆冰会使导线产生自激振荡和舞动，从而造成金具损坏、导线断股及杆塔倾斜或倒塌等现象。

3. 覆冰绝缘子串的闪络特性

绝缘子的冰闪是冰害的另一种，当绝缘子发生覆冰现象后，在特定温度下使绝缘子表面覆冰或被冰凌桥接后，绝缘强度下降，泄漏距离缩短。在融冰过程中冰体表面或冰晶体表面的水膜会很快溶解污秽物中的电解质，并提高融冰水或冰面水膜的导电率，引起绝缘子串电压分布的畸变（而且还会引起单片绝缘子表面电压分布的畸变），从而降低覆冰绝缘子串的闪络电压。大气中的污秽微粒直接沉降在绝缘子表面或作为凝聚核包含在雾中，将会使绝缘子覆冰融化时，冰水电导率进一步增加。另外有关试验数据表明，覆冰越重、电压分布畸变越大，绝缘子串两端，特别是高压引线端绝缘子承受电压百分数越高，最终造成冰闪事故。

实际上，纯冰的电阻很高，完全可以满足电力系统安全运行的要求，只有当冰中混杂有导电杂质后，覆冰绝缘子的闪络电压才会降低。这不仅因为冰闪是由于冰中含有污秽等导电杂质造成的，而且从污秽绝缘子和覆冰绝缘子的耐受电压和闪络机理也可发现其相似性。图1为覆冰绝缘子交流耐受电压和污秽绝缘子交流耐受电压的比较。

覆冰绝缘子与污秽绝缘子交流耐受

电压的比较

上图曲线可知，除了两者耐受电压的数值有差异外，覆冰绝缘子与污秽绝缘子的耐受电压随等值附盐密度的变化趋势基本一致。

4. 绝缘子串的防冰

由于绝缘子串结构、形状复杂，在自然环境条件下的风向、风速及湿沉降水种类等的作用下，绝缘子的覆冰形状千姿百态，因此要防止运行线路的绝缘子串覆冰有较大的难度。根据前面的论述及分析，运行中的覆冰绝缘子串发生闪络的主要过程是，被冰凌桥接的绝缘子串处于融冰状态时，电导率高的融冰水形成水帘，导致绝缘子串裙边之间形成闪络通道，从而发生绝缘子串闪络。因此，阻断

绝缘子串裙边融冰水形成水帘，是防

止绝缘子串发生冰闪的一种有效方法。而绝缘子串水平悬挂、V型串、

斜向悬挂等，则可起到防止融冰水形

成垂直水帘的作用。

5. 结束语

覆冰灾害气候对电力输电线路

的破坏是很大的，通过进行技术经济

比较并结合已有的运行经验，综合采

用以上的技术改造方案对重冰区、微

地形、微气候区域的架空输电线路进

行改造，可以提高输电线路抗覆冰灾

害的能力，从而提高电网安全稳定可

靠运行的水平。

6. 参考文献

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