本文摘要：摘要：架空輸電線路覆冰對電網有著很大的危害，進而對電網運營和經濟發展造成很大的負面影響，導線發生覆冰后易;誘發舞動，其脫冰引發的導線跳躍也容易致使斷線、倒塔等事故發生。為使高壓電網安全可靠地運行;對輸電線路覆冰形成機理的研究以及覆冰荷栽下的
摘要：架空輸電線路覆冰對電網有著很大的危害，進而對電網運營和經濟發展造成很大的負面影響，導線發生覆冰后易;誘發舞動，其脫冰引發的導線跳躍也容易致使斷線、倒塔等事故發生。為使高壓電網安全可靠地運行;對輸電線路覆冰形成機理的研究以及覆冰荷栽下的力學研究是一個重要課題。
關鍵詞：架空輸電線路;覆冰問題;研究
1覆冰形成原因和過程
導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、環流以及風等因素決定的綜合物理現象。云中或霧中的水滴在0℃或更低時與輸電線路導線表面碰撞并凍結時，覆冰現象就產生了。
覆冰按形成條件及性質可分為A、B、C、D、E五種類型。
A型稱雨凇覆冰，是在凍雨期發生于低海拔地區的覆冰，持續時間一般較短，環境溫度接近冰點，風相當大，積冰透明，在導線上的粘合力很強，冰的密度很高，雨凇覆冰是混合凇覆冰的初級階段，由于凍雨持續期一般較短，因此，導線覆冰為純粹的雨凇覆冰的情況相對較少。
B型稱混合凇，當溫度在冰點以下，風比較猛時，則形成混合凇。在混合凇覆冰條件下，水滴凍結比較弱，積冰有時透明，有時不透明，冰在導線上粘合力很強。導線長期暴露于濕氣中，便形成混合凇�；旌馅∈且粋�復合覆冰過程，密度較高，生長速度快，對導線危害特別嚴重。
C型稱軟霧凇，是由于山區低層云中含有的過冷水滴，在極低溫度與風速較小情況下形成的。這種積冰呈白色、不透明、晶狀結構、密度小，在導線上附著力相當弱。最初的結冰是單向的，由于導線機械失衡，逐漸圍繞導線均勻分布，在此情況下，這種冰對導線一般不構成威脅。
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，白霜在導線上的粘結力十分微弱，即使是輕輕地振動，也可以使白霜脫離所粘結導線的表面，與其他類型覆冰相比，白霜基本不對導線構成嚴重危害。
導線覆冰的基本物理過程是嚴冬或初春季節，當氣溫下降至-5～0℃，風速為3～15m/s時，如遇大霧或毛毛雨，首先將在導線上形成雨凇，這時如果氣溫再升高，雨凇則開始融化，如天氣繼續轉晴，則覆冰過程就停止;這時如果天氣驟然變冷，出現雨雪天氣，凍雨和雪則在粘結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，出現多次晴～冷變化天氣，短暫的融化加強了冰的密度，如此往復發展將形成霧凇和雨凇交替重疊的混合凍結物，即混合凇。
2輸電線路覆冰的危害
2.1相間短路事故
當導線和避雷線上的覆冰有局部脫落時，因各導線的載荷不均勻使導線發生跳躍現象，從而使導線發生碰撞，造成相間短路。
2.2絕緣子串短路造成的接地事故
絕緣子串覆冰后，雖然其冰層厚度所增加的質量不大，但會大大降低絕緣子串的絕緣水平。在懸式絕緣子串上的冰雪融化時會形成冰柱，使絕緣子串短路，從而引起接地事故。
2.3桿塔倒塌事故
這種情況一般是由于直線桿塔某一側導線斷線造成的。此時因帶覆冰的導線在該桿塔的一側形成較大的張力，使桿塔受到過大的載荷，從而造成桿塔倒塌。
2.4安全距離不夠引起的事故
由于各檔距內線路覆冰不均勻，導致各檔距內線路的弧垂發生較大變化。有嚴重覆冰的檔距內導線載荷很大，使導線嚴重下垂，當小于安全距離時就會引起事故。
3預防思路
通過上述分析和研究，防治或減少輸電線路覆冰給電網帶來的危害，應基于“預防為主、綜合治理”的思路，從設計源頭貫徹消除或減少冰雪災害對輸電線路的危害的思維，切實提升輸電線路的本質安全水平，提高其可靠性。
3.1基本思路
按照事故危害防范措施的優先順序，著眼于輸電線路覆冰事故發生的根源――危險源，在選用防范措施時，首先考慮的是能消除或避免輸電線路覆冰事故的各類措施，使輸電線路覆冰危害不發生，是比較理想的結果;其次，當無法完全消除或避免輸電線路覆冰的時候，應考慮減少或削弱或避免輸電線路覆冰事故造成的后果或影響;以上兩種措施措施采用后，事故發生的概率會降到很低，最后再考慮當輸電線路覆冰事故萬不得已發生后的應急處置措施。
基于以上思路，防范輸電線路覆冰危害的綜合思路如下：
3.2優先采用設計措施
在設計階段融入輸電線路覆冰防治措施，會使輸電線路覆冰事故發生的概率降到最低，且是所有輸電線路覆冰事故防治措施中成本最低的措施，據不完全統計，同一類事故的防范在設計階段做的成本是運行階段成本的10%左右。
3.2.1使輸電線路不覆冰的措施
對于新建的輸電線路，在設計過程中，多收集當地的氣象資料，尤其是最近年份極端惡劣氣候條件下的冰凍雨雪氣象記錄，包括要調查清楚已有線路、植物等的覆冰情況(冰厚、突變范圍)、季節風向、覆冰類型、雪崩地帶、冰凍雨雪氣候的持續時間、影響范圍、覆冰覆雪厚度、風速等資料，然后進行風險評估，根據評估結果，在輸電線路路徑選擇時，盡可能避開覆冰厚度達到20mm以上、風速大于8m/s的重冰區域，這樣盡管可能會因為路徑增加建設一次投資會加大，但是后續的運行維護成本會減少，特別是對于骨干、重要輸電線路，會大大提高其可靠性，減少因覆冰帶來的經濟損失。
3.2.2減少輸電線路覆冰危害的措施
對于設計必須經過重冰區的新建輸電線路或已運行在重冰區的輸電線路，在設計新線路或舊線路改造時，應考慮以下措施：
(1)在重覆冰的地區，架設耐覆冰式的線路，這種線路的桿塔較一般桿塔的機械強度大，檔距較短，導線張力較小。
(2)為了避免碰線，導線應采用水平排列的布置方法并應適當地加大導線和避雷線之間的距離。
(3)重覆冰區的線路桿塔選擇盡量采用孤立耐張段且使線路檔距適當縮小布置形式，使線路即使覆冰導線在耐張段的位移最小，從而減少線路相間短路、與避雷線接地短路的幾率。
(4)適當增加絕緣子的片數或采用防污絕緣子，增加絕緣子的爬電距離，減少線路發生冰閃事故的概率。
(5)避免靠近湖泊且在結冰季節的下風向側經過，避免線路在山峰附近迎風面側通過，以免出現嚴重結冰現象。
(6)注意交通運輸情況，盡量創造維護搶修的便利條件。
3.3運行預防措施
3.3.1調度措施
根據運行經驗，詳細記錄覆冰區域輸電線路的運行資料，掌握線路覆冰厚度與運行負荷、當地溫度的關系曲線，一方面，在冰雪雨凍的天氣情況下，及時調整運行負荷，特別是夜間的負荷，避免線路在低負荷情況下運行，防止線路覆冰;另一方面，當線路已經覆冰，盡量使線路不要超負荷或在較高負荷區域運行，減少不均勻覆冰或不同期脫冰危害。
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3.3.2維護措施
每年覆冰期來臨之前，及時檢測線路弧垂情況，并進行設計校核，然后將線路弧垂偏大的導線段進行調整，減少導線位移，保持線間距離負荷覆冰期間的安全要求。
結束語
隨著我國高電壓、大電網建設速度的不斷加快，全國電網間的互聯互通的交換能力空前強大，但是大電網任何一個地方的任意一條輸電線路發生覆冰事故，均可能造成電網的崩潰或瓦解。在考慮電網抗冰雪雨凍天氣的措施時，要從實際出發，著眼于長遠利益，實施標本兼治的綜合防治措施，大力提高輸電線路的可靠性。
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作者：劉彥林
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