線路覆冰的成因、危害、防范措施

1、線路覆冰的成因、危害、防范措施 由覆冰、舞動引起的輸電線路倒桿（塔）、斷線及跳閘事故，嚴重威脅到電網(wǎng)的安全 穩(wěn)定運行及供電 可靠性。 1 覆冰形成原因和過程 導(dǎo)線覆冰首先是由氣象條件決定的，是受溫度、濕度、冷暖空氣對流、環(huán)流以及風(fēng)等因素決定的綜合物理現(xiàn)象。云中或霧中的水滴在0或更低時與輸電線路導(dǎo)線表面碰撞并凍結(jié)時，覆冰現(xiàn)象就產(chǎn)生了。貴州省地處云貴高原，海拔在1500m以上，境內(nèi)溝壑縱橫，地勢高低不平，空氣潮濕，受西伯利亞寒流和太平洋暖濕氣流的共同影響，2021年初貴州大面積的遭受了覆冰危害。導(dǎo)線表面發(fā)生覆冰現(xiàn)象必須滿足以下幾個條件：大氣中必須有足夠的過冷卻水滴，過冷卻水滴與導(dǎo)線接觸，過冷卻水滴

2、立即凍結(jié)在導(dǎo)線表面。 覆冰按形成條件及性質(zhì)可分為A、B、C、D、E五種類型。 A型稱雨凇覆冰，是在凍雨期發(fā)生于低海拔地區(qū)的覆冰，持續(xù)時間一般較短，環(huán)境溫度接近冰點，風(fēng)相當(dāng)大，積冰透明，在導(dǎo)線上的粘合力很強，冰的密度很高，雨凇覆冰是混合凇覆冰的初級階段，由于凍雨持續(xù)期一般較短，因此，導(dǎo)線覆冰為純粹的雨凇覆冰的情況相對較少。 B型稱混合凇，當(dāng)溫度在冰點以下，風(fēng)比較猛時，則形成混合凇。在混合凇覆冰條件下，水滴凍結(jié)比較弱，積冰有時透明，有時不透明，冰在導(dǎo)線上粘合力很強。導(dǎo)線長期暴露于濕氣中，便形成混合凇。混合凇是一個復(fù)合覆冰過程，密度較高，生長速度快，對導(dǎo)線危害特別嚴重。 C型稱軟霧凇，是由于山區(qū)低層

3、云中含有的過冷水滴，在極低溫度與風(fēng)速較小情況下形成的。這種積冰呈白色、不透明、晶狀結(jié)構(gòu)、密度小，在導(dǎo)線上附著力相當(dāng)弱。最初的結(jié)冰是單向的，由于導(dǎo)線機械失衡，逐漸圍繞導(dǎo)線均勻分布，在此情況下，這種冰對導(dǎo)線一般不構(gòu)成威脅。 D型和E型分別為白霜、雪，白霜是空氣中濕氣與0以下的物體接觸時，濕氣往冷物體表面凝合形成的，白霜在導(dǎo)線上的粘結(jié)力十分微弱，即使是輕輕地振動，也可以使白霜脫離所粘結(jié)導(dǎo)線的表面，與其他類型覆冰相比，白霜基本不對導(dǎo)線構(gòu)成嚴重危害。 空氣中的干雪或冰晶很難粘結(jié)到導(dǎo)線表面。只有當(dāng)空氣中的雪為“濕雪”時，導(dǎo)線才會出現(xiàn)積雪現(xiàn)象。當(dāng)有強風(fēng)時，雪片易被風(fēng)吹落，導(dǎo)線覆雪不可能發(fā)生，故導(dǎo)線覆雪受風(fēng)速

4、制約，因此平原地區(qū)或低地勢無風(fēng)地區(qū)，導(dǎo)線覆雪現(xiàn)象較山區(qū)常見。 導(dǎo)線覆冰的基本物理過程是嚴冬或初春季節(jié)，當(dāng)氣溫下降至-50，風(fēng)速為315m/s時，如遇大霧或毛毛雨，首先將在導(dǎo)線上形成雨凇，這時如果氣溫再升高，雨凇則開始融化，如天氣繼續(xù)轉(zhuǎn)晴，則覆冰過程就停止；這時如果天氣驟然變冷，出現(xiàn)雨雪天氣，凍雨和雪則在粘結(jié)強度較高的雨凇面上迅速增長，形成較厚的冰層；如溫度繼續(xù)下降至-15-8，原有冰層外則積覆霧凇。在這樣一個過程中，出現(xiàn)多次晴冷變化天氣，短暫的融化加強了冰的密度，如此往復(fù)發(fā)展將形成霧凇和雨凇交替重疊的混合凍結(jié)物，即混合凇。 2 影響覆冰的因素 當(dāng)具備了形成覆冰的溫度和水汽條件后，風(fēng)對導(dǎo)線覆冰起

5、著重要的作用。它可將大量的過冷卻水滴不斷地輸向線路，與導(dǎo)線碰撞而被截獲并逐步增大形成覆冰現(xiàn)象。據(jù)觀測，覆冰首先在導(dǎo)線迎風(fēng)面上成長，當(dāng)迎風(fēng)面達到某一覆冰厚度時，導(dǎo)線因重力作用而產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)，從而出現(xiàn)了新的迎風(fēng)面。這樣，導(dǎo)線通過不斷扭轉(zhuǎn)而使覆冰逐步增大，最終導(dǎo)線上形成圓形或橢圓形的覆冰。除了風(fēng)速的大小對覆冰有影響外，風(fēng)向與導(dǎo)線平行時，或當(dāng)與導(dǎo)線之間的夾角小于45或大于150時，覆冰較輕；風(fēng)向與導(dǎo)線垂直或風(fēng)向與導(dǎo)線之間的夾角大于45或小于150時，覆冰比較嚴重。 除了風(fēng)速大小和風(fēng)向會影響覆冰外，線路走向和導(dǎo)線懸掛高度及導(dǎo)線直徑都會影響到導(dǎo)線的覆冰力學(xué)。一般來說，我國東西走向的導(dǎo)線覆冰，普遍較南北走向的導(dǎo)

6、線覆冰嚴重，因此在重冰區(qū)線路走線時，盡量避免呈東西走向。導(dǎo)線懸掛高度越高，覆冰越嚴重，因為空氣中液水含量隨高度的增加而升高，有利于覆冰的形成。另外，導(dǎo)線越粗覆冰也越嚴重。 3 輸電線路覆冰危害的特點 3.1 線路覆冰倒桿（塔）斷線的特點 線路覆冰倒桿（塔）斷線的特點：一是由于覆冰時桿（塔）兩側(cè)的張力不平衡造成的。在一些地形起伏較大的地區(qū)，兩相鄰的桿（塔）在高度和距離上存在很大的差距，在還未覆冰時兩側(cè)就形成了較大的不平衡張力，當(dāng)線路上出現(xiàn)大密度的覆冰時，桿（塔）兩側(cè)的不平衡張力加劇，當(dāng)張力不斷加大，直至到達桿（塔）、導(dǎo)線所能承受的極限時，就出現(xiàn)了導(dǎo)線斷落或桿（塔）倒塌的現(xiàn)象。因此，在災(zāi)后恢復(fù)和未

7、來的設(shè)計改造中，應(yīng)盡量避免大高度差、大距離和大轉(zhuǎn)角。二是線路上有大密度的雨凇覆冰時，因為雨凇覆冰是“濕”度增長過程，其粘附能力強，不易掉落。在風(fēng)的激勵下，導(dǎo)線會產(chǎn)生大振幅、低頻率的自激振動。當(dāng)舞動的時間過長時，會使導(dǎo)線、絕緣子、金具、桿（塔）受不平衡沖擊疲勞損傷。 3.2 覆冰絕緣子串的閃絡(luò)特性 絕緣子的冰閃是冰害的另一種，當(dāng)絕緣子發(fā)生覆冰現(xiàn)象后，在特定溫度下使絕緣子表面覆冰或被冰凌橋接后，絕緣強度下降，泄漏距離縮短。在融冰過程中冰體表面或冰晶體表面的水膜會很快溶解污穢物中的電解質(zhì)，并提高融冰水或冰面水膜的導(dǎo)電率，引起絕緣子串電壓分布的畸變（而且還會引起單片絕緣子表面電壓分布的畸變），從而降低覆冰絕緣子串的閃絡(luò)電壓。大氣中的污穢微粒直接沉降在絕緣子表面或作為凝聚核包含在霧中，將會使絕緣子覆冰融化時，冰水電導(dǎo)率進一步增加。另外有關(guān)試驗數(shù)據(jù)表明，覆冰越重、電壓分布畸變越大，絕緣子串兩端，特別是高壓引線端絕緣子承受電壓百分數(shù)越高，最終造成冰閃事故。 實際上，純冰的電阻很高，完全可以滿足電力系統(tǒng)安全運行的要求