输电线路覆冰分析与防治

二是采用气流干扰线，破坏导线覆冰后的空气动力学特性， 改变导线受力条件，以其阻尼性能抑制导线舞动。
利用失谐摆、重锤、集中防振锤的阻尼作用抑制起舞 条件
66kV 线路加装复合绝缘相间间隔棒，防止舞动时相 间短路
新线路采用双绞线导线，
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三、输电线路防覆冰故障措施
2、输电线路防冰、除冰方法 防覆冰方法是在覆冰物体覆冰前采取各种有效技术措
水滴、雪花、冰晶下降过程： 大水滴：尘埃做为凝结核，变冰粒落地 小水滴：张力大，难以将尘埃做为凝结核，下 落较慢，遇到较冷物体（例如杆塔或导线）， 发生形变，凝结成冰。 雨凇：丘陵地区 雾凇：高海拔地区
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二、覆冰形成机理分析
2、线路覆冰的形成过程 2）冻雾覆冰
含过冷却水滴的云雾在导线上的凝聚。 3）混合淞
温度升高,雾粒直径变大，液态水含量增加。 严寒北方，冰害事故反而比南方的云贵湘鄂更轻 覆冰与风速不成正比 风向影响覆冰情况的轻重、均匀。
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二、覆冰形成机理分析
4、导线覆冰的影响因素
2）季节影响
11月到3月，尤其入冬和倒春寒时。
3）高度的影响
一般海拔越高越容易覆冰，越厚，多为雾凇。
海拔越低覆冰越薄，多为雨凇或混合冻结。
当覆冰不均匀、自行脱落或被击落时，导线的悬挂点处 会产生很大的纵向冲击荷载，可能造成导线或地线从压 接管内抽出，或者外层铝股断势、钢芯抽出，或整根线 拉断。
如果导线拉断脱落，则最终的不平衡冲击荷载和两相邻 档之司的残余荷载就会大大增加，发生顺线倒杆事故。
事故举例：湖南倒塔事故 分析：前后档距、高差角、覆冰负荷
2、导线覆冰舞动和脱冰跳跃事故 舞动的形成主要取决于三个因素，
覆冰 风激励 线路的结构与参数。
分裂导线与单导线 大截面导线与常规截面导线
2）导线不均匀脱冰跳跃发生舞动 随着导线覆冰量增加，相应的张力明显增大，弧垂
也有所下降，当大段或整档脱冰时，由于导线弹性 储能迅速转变为导线的动能、位能，引起导线向上 跳跃，进而产生舞动，使相邻悬垂串产生剧烈摆 动，两端导线张力也有显著变化。
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作业：
1、预习7.4，第8章 2、课后作业：
无！
3、随堂作业：
请简述导线覆冰的影响因素。
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三、输电线路防覆冰故障措施
抗冰设计 防冰除冰 1、输电线路抗冰设计方法
对重冰区输电线路采取加强抗冰设计的措施，往往比 融冰、防冰以及其他后期措施更为合理和有效。
Q/CSC11503-2008 《中重冰区架空输电线路设计技术 规定（暂行） 》
电场力：带电线路覆冰厚度较大 临界负荷电流
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三、冰害故障类型和特点
覆冰对线路的危害有：
过负荷、覆冰舞动、脱冰跳跃、绝缘子串冰闪，
会造成扦塔变形、倒塔、导线断股，金具和绝缘子损坏， 绝缘子闪络等事故。
1、过负荷
线路覆冰后的实际质童超过设计值很多，从而导致 架空输电线路机械和电气方面的事故。
划分出舞动易发区域。 改进铁塔紧固方式，加强易舞动地区杆塔强度
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三、输电线路防覆冰故障措施
1、输电线路抗冰设计方法 2）采取抗冰措施 c. 防导线舞动措施 对易舞动区域线路（特别是＜220kv ）的直线杆塔
一是设计时加大导线间距离（包括垂直距离和水平偏移）， 这不能避免导线舞动，但可避免它造成的相间短路。
针对地线上覆冰密度大这一特点，应加强地线支架的补强
对于档距较大的重覆冰地段采取增加杆塔、缩小档距的措施， 以增加导地线的过载能力，减轻杆塔负荷，减小不均匀脱冰时 导地线相碰撞的机遇。
加强杆塔、缩短耐张段长度。
改善杆塔结构、扩大导线与地线的水平位移
为减少或防止覆冰后钢芯铝纹线断线或断股，重覆冰区输电线 路导线可采用高强度钢芯铝合金线或其他加强型的抗冰导线
1）垂直负荷
当导线、杆塔覆冰时，冰的质量会增加所有支持结构和 金具的垂直负荷，导致架空线的弧垂变大，使导线间或 者导地线之间的档距减小，当风吹动时，会由于绝缘距 离不够而发生短路。
另外，由于覆冰会增大导线张力，从而增大杆塔及其基 础的力矩,增大转角塔的扭矩，造成杆塔扭转、弯曲、基 础下沉、倾斜，甚至在拉线点以下发生折断。
方法 与导线通过电流时的焦耳效应有关 临界负荷电流
Ic (Qf Qd ) / Rt1
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三、输电线路防覆冰故障措施
2、输电线路防冰、除冰方法 1）改变潮流分配融冰 对220kV 及以上轻载线路，主要依靠科学的调度，提
前改变电网潮流分配．使线路电流达到临界电流以上； 110kV 及以下变电所间的联络线，可通过调度让其带
当导线覆冰不均匀时，由于其断面的不对称，风吹导线时 就会产生空气动力学上的不稳定，在相应风力作用下，导 线会发生低频（0.1-0.3Hz）、大振幅（可达10m以上）的 舞动。
导线舞动将引起差频负荷，从而导致金具损坏，导线断股 ，相间短路，线路跳闸及杆塔倾斜或倒塌等严重事故。
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三、冰害故障类型和特点
线路运行与检修
第七讲 输电线路覆冰分 析与防治（一）
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• 复习：
– 外力破坏故障的现状 – 外力破坏故障的分析 – 外力破坏故障的防治措施 外力破坏故障的原因有哪 些？
– 鸟害故障调查 – 鸟害故障的类型和形成原因 – 鸟害故障发生的规律 – 防治鸟害故障的措施和对策 鸟害故障有哪些分类？
• 本学时待解决问题：
负荷运行，并达临界电流以上； 其他类型的重要轻载线路，可采用在线路末端变电所
母线上装设足够容量的并联电容器或电抗器，以增大 无功电流的办法达到导线不覆冰的目的 此方法无法预防避雷线和架空地线上的覆冰
1）认真调查气象条件，避开不利的地形 气象调查方法：
收集气象部门的历史观测资料 听取当地居民有关历年冰凌频数、性质、分布及危害等方面
的情况
邀请气象部门的专业技术人员共同踏勘、核实，综合分析、 合理划分冰区和确定设计冰厚，特别要注意分析沿线是否存 在微气象覆冰地段
先期在沿线建立观测站，以便掌握覆冰的特征和资料
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三、冰害故障类型和特点
1、过负荷 2）水平负荷。
覆冰也会使导线受风面积增大，此时杆塔所受的水平荷 载也随之增加,线路因此可能遭受到严重的横向串基倒杆 事故。
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三、冰害故障类型和特点
1、过负荷 3）纵向负荷。
因为输电线路相邻各档之间距离、髙度或安装质量不同， 使导线在覆冰时引起纵向静力不平衡，产生纵向负荷。
为减轻或防止重覆冰区线路因不平衡张力作用和脱冰跳跃振动 而损害导线，宜采用预绞丝护线条保护导线。
对于悬挂角与垂直档距较大的直线杆塔采用双线夹，以增加线
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三、输电线路防覆冰故障措施
1、输电线路抗冰设计方法 2）采取抗冰措施 b. 防绝缘子串冰闪措施 悬式绝缘子串增加大盘径伞裙阻隔法。
双串绝缘子间应增大挂点间距或加装间隔装置 悬垂绝缘子串斜挂法 在绝缘子串悬挂点处增设一块防水挡板。 涂具有憎水性能的涂料 c. 防导线舞动措施 开展导线舞动观测，力求获取全面的基础数据和资料，
转角点架设在开阔的山脊上 ，且转角角度不宜过大； 如遇台地宽窄不一、不连续时，则注意选取云雾不连续地
段，达到减小覆冰概率和减轻覆冰程度的目的。
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三、输电线路防覆冰故障措施
1、输电线路抗冰设计方法
2）采取抗冰措施
a. 防倒塔断线措施
在中间适当位置设立耐张塔或加强型直线塔，以避免一基倒塌 引起的连环破坏。
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Biblioteka Baidu 二、覆冰形成机理分析
1、线路覆冰的分类 按表观特征：
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二、覆冰形成机理分析
1、线路覆冰的分类 按形成机理：
降水覆冰 雨凇 云中覆冰 雾凇 凝华覆冰 晶状雾凇
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二、覆冰形成机理分析
2、线路覆冰的形成过程 1）冻雨覆冰
严冬和初春，北方冷空气和南方暖湿空气交汇。 “静止峰” ，冷气团，在下部 “准静止峰” ， 暖气团，在上面 高空低温层
– 输电线路覆冰事故统计 – 覆冰形成机理分析 – 输电线路冰害故障类型和特点
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一、输电线路覆冰事故统计
1、概述 覆冰：一种特殊的天气现象
大自然的美景
输电线路的灾难
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一、输电线路覆冰事故统计
2、覆冰分布 覆冰事故统计数据 分布比较广泛，华中网最为严重。
华中地区：湖南、湖北、河南 为什么？ 地理特点：气象，地形
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三、冰害故障类型和特点
2、导线覆冰舞动和脱冰跳跃事故 1）覆冰导线在风作用下发生舞动 在一定条件下，覆冰导线受稳态横向风作用，可能
引起大幅低频振动，即舞动。
均匀覆冰时，虽然其载面增大，但其形状仍保持为均匀圆 形，因此，一定的风力所引起的导线振动，其频率低于裸 线时的频率，而振幅比裸线时小，并且频率下降可能低到 防振装置的有效运行范围以下。
乘幂规律 凝结高度
a
bz b0
z z0
海宁公式： H = 124 ( T -τ) 导线悬挂高度：高度越高，覆冰越严重。
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二、覆冰形成机理分析
4、导线覆冰的影响因素 4）地理环境的影响 受风条件 水气充足 5）线路走向的影响 东西走向，覆冰最为严重，且不均匀，容易诱 发覆冰舞动。 6）导线本身的影响 刚度：扭转 直径：不同观点 负荷电流与电场：
融冰水膜的高电导率 另外融冰过程中局部出现的空气间隙使沿串电压分布极不均
勾，导致局部首先起弧并沿冰桥发展成贯穿性闪络。
2）绝缘子串型对冰闪故障的影响。 冰闪基本上发生在悬垂串，双串绝缘子结构几率较高
原因是覆冰或大雾时双串绝缘子间电场分布相互影吶，电场 畸变，使其最低闪络电压比单串低。
未发现耐张和V形串绝缘子冰闪
耐张串和V形串上冰凌不容易桥接伞间间隙； 该串型本身自清洗效果好，串上积污量少； 融冰时该串型上难以形成对冰闪发生至关重要的贯通性水膜
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三、冰害故障类型和特点
3、绝缘子串冰闪事故 3） 冰闪与环境温度的变化直接相关 一般在温度较低的夜间结冰时段，沿绝缘子串的冰柱
表面难以出现贯通性导电水膜，沿串电压分布也相对 均匀，故不易冰闪。 而温度相对较高的白天正午时段冰体表面开始融化， 常是冰闪高峰时段。 较长的冰雪天气时常是结冰与融冰交错出现，冰闪也 会反复发生，而短时冰雪天气的冰闪则集中于升温的 化冰期。 绝缘子串冰闪是220〜500kV覆冰线路跳闸的主要原因
导线两端动态张力显著变化的结果是线夹、绝缘子串及挂 点处金具容易遵受动态冲击而损坏，甚至损伤塔头；
导线、避雷线的跳跃和舞动产生的冲击力也会使直线塔绝 缘子串滑移和损坏；
耐张引流线自身脱冰反弹或塔上脱冰、大量冰块倾硒击中 引流线，也会引起引流线上弹与横担闪络。
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三、冰害故障类型和特点
3、绝缘子串冰闪事故 1）形成原因 大气环境中污秽较重使冰闪跳闸易于发生。
施，使各种形式的冰在覆冰物体上无法积覆， 或即使积覆，其总的覆冰负荷也能控制在物体可 承受的范围内。
除冰方法定义为物体覆冰达到危险状态后采取有效措 施，部分或全部除去物体上覆冰的方法或措施。
分类： 热力融冰法 机械破冰法 自然被动法
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三、输电线路防覆冰故障措施
2、输电线路防冰、除冰方法 1）改变潮流分配融冰 工程应用中针对输电线路最方便、有效、适用的除冰
冷雨晴冷 雨凇 混合淞 雾凇
4）覆冰形状
圆形、椭圆形、松针形 取决于风、扭转等
3、覆冰的气象条件 温度低于0ºC 湿度大于85% 风速大于1m/s。
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二、覆冰形成机理分析
4、导线覆冰的影响因素 1）气象因素 空气温度 风速风向 过冷却水滴直径 空气中液态水含量 不同组合，不同覆冰类型
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三、输电线路防覆冰故障措施
1、输电线路抗冰设计方法 1）认真调查气象条件，避开不利的地形 当线路不可避免通过重覆冰地区时，应力求“避重就
轻”的原则：
避开最严重的覆冰地段，线路宜沿起伏不大的地形走线 尽量避开横跨垭口、风道和通过湖泊、水库等容易覆冰的
地带； 翻越山岭时应避免大档距、大高差； 沿山岭通过时宜沿覆冰季节背风或向阳面走线，应避免将
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三、冰害故障类型和特点
2）导线不均匀脱冰跳跃发生舞动
随着导线覆冰量增加，相应的张力明显增大，弧垂也有所 下降，当大段或整档脱冰时，由于导线弹性储能迅速转变 为导线的动能、位能，引起导线向上跳跃，进而产生舞动 ，使相邻悬垂串产生剧烈摆 动，两端导线张力也有显著变化。
脱冰跳跃的危害
导线向上跳跃的结果是使导线与地线之间的安全距离变小 ，造成导地线间闪络或短路，烧伤导线，并使线路跳闸；