输电线路覆冰浅论_汪秀丽.pdf

2008 年6 月 水利电力科技 第34 卷 第2 期 输电线路覆冰浅论 汪秀丽 （武汉大学图书馆工学分馆） [文 摘] 输电线路覆冰引起的故障会严重影响电力系统的正常运行，对电力系统的安全产 生严重危害。本文介绍了输电线路覆冰的类型、成因、危害、国内外研究状况、覆冰监测、 防冰除冰方法及展望等问题。 [关键词] 覆冰 输电线路 导线覆冰是电力、邮电部门通用的术语，气象部门称之为结冰，前苏联称为积冰， 或叫雨松-雾凇沉积，线路运行工人称其为冰凌、霜凌、冰冻等。国际上通用icing 。输 电线路的覆冰和积雪威胁着电力及通信网络的安全运行。在俄罗斯、加拿大、美国、日 本、英国、芬兰、冰岛及我国北部和中西部高寒地带，输电线路覆冰导致的电路损害以 及由之引发的安全事故，常常给当地人们的生活和生产带来极大的不便，并造成巨大的 经济损失。 1 覆冰类型及成因 1.1 覆冰类型 由于微气象、微地形及温度、湿度、风速等因素的影响，输电导线覆冰可以按不同 分类方法划分为以下几种类型： （1）按冰的表现特性可分为：雨凇、粒状雾凇、晶状雾凇、湿雪和混合凇； （2 ）按冰的形成机理可分为：降水覆冰、云中覆冰和升华覆冰； （3 ）按冰在导线表面的增长过程可分为：干增长过程、湿增长过程； （4 ）按冰在导线上的横截面形状可分为：圆形或椭圆形覆冰、翼型覆冰和新月 型。 当然，因多种因素的影响，导线表面的覆冰还有各种不规则的几何形状，也有多种 混合类型。但对电力系统而言，雨凇、混合凇及湿雪等对电力系统造成的危害最大。 1.2 覆冰的成因 影响导线覆冰的因素很多，主要有气象条件、地形及地理条件、海拔高程、导线悬 挂高度、导线直径、水滴直径、电场强度等。 （1）气象因素：在冬季当温度低于０℃时，大气中的小水滴将发生过冷却；在高 空甚至在夏季水滴也会发生过冷却，气流中过冷却水滴与处于过冷却水滴包围的输电线 路导线发生碰撞，并冻结在导线表面而形成覆冰。 （2 ）季节影响：输电线路覆冰主要发生在11 月至次年3 月间，尤其在入冬和倒春 寒时覆冰发生的频率为最高。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，由于湿度较高，虽然平均气温相对1 月和12 月略高，但导线覆冰较1 月份 14 输电线路覆冰浅论 汪秀丽 更为严重。 （3 ）海拔高程的影响：就一个条件相同的地区来说，一般海拔高程愈高，愈易覆 冰，覆冰也愈厚，且多为雾凇；海拔高程较低处，其冰厚虽较薄，但多为雨凇或混合冻 结。 （4 ）线路走向及悬挂高度对覆冰的影响：东西走向的导线覆冰普遍较南北走向的 导线覆冰严重。因为冬季覆冰天气大多为北风或西北风，因此，在严重覆冰地段选择线 路走廊时，应尽量避免导线呈东西走向。 （5 ）导线直径与覆冰厚度和冰重的关系：在常见的小于或等于８m/s 的风速下， 直径小于或等于 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，导线越粗覆冰越重，但覆冰厚度是随 导线直径的增加而减小的。 （6 ）导线表面电场对输电线路覆冰的影响：现场观测及试验研究表明，电场强度 较小时导线覆冰量、冰厚及密度随电场强度增加而增加，可当电场足够高时，带电导线 的覆冰比不带电导线覆冰少很多，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。 2 输电线路覆冰的危害 根据对输电线路覆冰事故的分析，覆冰线路的危害主要有以下４类。 2.1 线路过荷载事故 由于覆冰造成的线路过荷载事故包括： （1）导线和架空地线从压接管内抽出；外层铝股全断，钢芯抽出；也有整根拉断 或耐张线夹出口附近