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供电架空导线覆冰危害及防治 陈清强 2008年1月至2月, 我国南方大范围遭遇了严重的冰雪、冻雨灾害天气, 这次天气过程属于极端异常天气。国家气象局认为:“这次气象灾害具有范围广、强度大、持续时间长、灾害影响重的特点, 很多地区为50 年一遇,部分地区为100 年一遇,属历史罕见”。冰冻灾害对南方电网的安全运行造成了极大的危害, 贵州、广西、广东、云南、湖南等电网都先后出现了大面积冰灾事故, 设施遭受严重破坏。仅以湖南省为例：500kv 线路停运14 条，220kv 线路停运56 条，110kv 线路停运139 条。全省最大可供电力负荷仅为475 万千瓦，其中湖南郴州成为电力孤岛，全城停水停电达12 天。给工农业生产带来严重损失、人民生活造成严重困难。 1、导线覆冰的形成 冰灾事故主要由导线覆冰造成。架空导线的覆冰是在初冬和初春时节，降雪或雨雪交加的天气，在导线及避雷线、绝缘子串等处附着水滴。当气温下降时，这些水滴便凝结成冰，即覆冰。在湿雪继续落在已有的导线冰层上，使得冰层越结越厚。这是一层结实而又紧密的透明或半透明的冰层， 最厚可达10mm以上。覆冰的断面形状与风向有关：当风向与线路平行时，覆冰的断面呈椭圆形；当风向与线路垂直时, 覆冰的断面呈伞形；无风时，覆冰则是均匀的覆盖在导线上。 有研究表明，导线覆冰的必要气象条件是: 1) 具有足可冻结的气温, 即0℃以下。 2) 具有较高的湿度, 即空气相对湿度一般在80%以上。 3) 具有可使空气中水滴运动之风速, 即大于1m / s的风速。 2、导线覆冰的危害 覆冰对架空输电线路的危害有过荷载、覆冰舞动和脱冰跳跃、绝缘子冰闪,会造成杆塔变形、倒塔、导线断股、金具和绝缘子损坏、绝缘子闪络等事故。 过荷载。当导线、杆塔覆冰时, 冰的重量会增加所有支持结构和金具的垂直负载, 导致导线的弧垂变大, 使导线间或者导地线之间的绝缘距离减小, 当风吹动导线时由于绝缘距离不够而发生短路, 另外, 由于覆冰过重,覆冰会增大导线张力,从而增大杆塔基及基础的力矩,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。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倒杆事故。因为输电线路相邻各档之间、高度不同,使导线在覆冰时引起纵向静力不平衡,产生纵向荷载。当覆冰不均匀、自行脱落或被击落时, 导线的悬挂点会产生很大的纵向冲击荷载, 可能造成导线或地线从接管内抽出, 或者外层铝股断裂。如果导线拉线断或脱落, 则最终的不平衡冲击荷载和两相临档之间的残余荷载就会大大增加, 发生顺线倒杆事故。 导线覆冰舞动、脱冰跳跃事故。输电线路不仅承受其自重、覆冰等静荷载, 而且还要承受风产生的动荷载。在一定条件下, 覆冰导线受稳态横向风的作用, 可能引起大幅低频振动, 即舞动。此外, 导线脱冰跳跃也会使导线发生舞动。导线舞动是威胁输电线路安全运行的重要因素。 绝缘子串覆冰过多导致的冰闪事故。绝缘子串覆冰过厚会减小爬距使冰闪电压降低。绝缘子覆冰过厚可完全形成冰柱,绝缘子串爬距大大减小,且融冰时冰柱表面形成贯通型水膜, 耐压水平降低导致沿冰柱贯通性闪络。 3、导线覆冰的监测 　 目前国内外对覆冰理论、冰闪机理和覆冰监测方面做了大量的理论研究工作。覆冰监测、预警研究,主要是针对有代表性的输电线路覆冰,安装覆冰在线监测系统,建立一个统一的覆冰在线监测平台,作为覆冰线路在线监测的基础。覆冰监测系统的主要原理为: 监测系统通过在线测量风速、风向、垂直挡距内导线重量(含导线自重、冰重、风荷载) 、绝缘子倾斜角,根据风荷载数学模型确定风阻系数,建立覆冰载荷计算模型;利用绝缘子倾斜角测量导线自重及杆塔三维受力状态，建立杆塔不均衡张力和风偏距离数学模型; 在杆塔上安装气象、视频、振动、电流传感器等装置，直接获取数据；采用移动通信网络进行实时视频图像/ 数据传输; 根据设计条件,通过专家库和对各种理论模型的计算,实现对导线等值覆冰厚度、杆塔不均衡张力、风偏距离、气象条件、导线振动频率、绝缘子泄漏电流、现场图像等过程监测，并提供灾害预警，为预防电网因覆冰倒塔等事故的发生提供可靠的依据。 4、除冰技术 大体划分为四类: 热力除冰法; 机械除冰法；自然被动法; 其它防冰法。热力除冰法是目前使用最多的方法。 热力除冰法: 利用附加热源或导线自身发热, 使冰雪在导线上无法积覆, 或是使已经积覆的冰雪融化。利用附加热源主要就是短路电流法。用较低电压提供较大短路电流加热导线使导线的覆冰融化，一般使用附加的移动或固定电源设备，在需要融冰导线段人工设置短路使导线产生大电流，发热融冰。利用导线自身发热一是带负荷融冰法，当输电线路为分裂导线时，采用改变其分裂导线的运行方式，减小其导