基于高压输电线路覆冰问题研究

基于高压输电线路覆冰问题研究

贺聃1王新2

(国网新疆电力有限公司奎屯供电公司新疆奎屯833000)

摘要：电力能源作为重要的绿色能源，做好高压输电线路的全天候的安全稳定运行尤其重要。近年来因冰冻雨雪等恶劣天气造成大面积停电事故屡见不鲜，特别是运行在海拔较高的城市和山区的高压输电线路运行环境的自然环境是非常恶劣的，而架空高压输电线路出现覆冰会严重影响输电线路的正常运行，同时也会对电力系统的安全稳定的供电造成一定威胁。线路覆冰时会造成导线不稳定、绝缘子闪络甚至引起输电线路断线杆塔倾伏等重大供电事故，对社会的正常运转也会造成一系列的影响。因此本文主要就高压输电线路覆冰问题进行探讨分析，并提出一些个人观点，以供参考。

关键词：高压输电线路；覆冰问题；解决措施；

1覆冰类型

（1）湿雪类：指自然降雪粘附在电线上而形成的一种覆冰，一般有两种颜色，灰白色和乳白色。一般情况下，密度较小的粘附力比较弱，湿雪粘附到导线中，如果气温持续下降，湿雪将会变成像冰一样的固体。

（2）雪凇类：是在冬季前后，大陆上的干冷空气在吸收了海洋的湿暖空气后，遇到水汽后就会变得十分潮湿，在这种情况下，如果再加上北方的冷气团上升，雨水降落的温度在零度以下时，就会形成类似玻璃状的冰层，这种覆冰就会因为密度大而粘附力也强，对输电线路的危害很大。

（3）雾凇类：主要以两种形式存在，一种是类似于晶状的雾凇，还有一种是冰状雾凇。晶状雾凇的形成是因为雾冷却后凝华而成的，它的密度比较大，结构松散，吸附力不强。由于它是因为气温下降，造成饱和状态空气中的水汽升华，因此就算在天气晴朗的状态下，也有可能产生。另一种冰状的雾凇，是因为冷却的雾冻结后而形成，密度较大，吸附力较强，对输电线的危害同样也大。

（4）冻雨等综合类：冷却的水滴在电线上，受到雨凇和雾凇混合冻结后而形成的覆冰，或称为冰雪混合物，形成原因主要与北方的干冷气团有关，在北方的干冷气团向南方移动并与南方的湿暖气团相遇后，就会在交界处产生静止的锋面。而另一方面又因为高空中空气湿度较大，形成微小的雨丝，再遇上气温在零度以下，与其他空气产生混合而冻结。主要颜色是乳白色，体积和密度较大，危害性较强。

2高压输电线路覆冰雪导致事故问题原因分析

2.1设计抗冰厚度不够

在进行抗冰厚度的设计时可能出现偏差，或者当年的冰雪灾害比较严重，远远超出了抗冰厚度的设计值，造成对很到状况的发生都没有预警，没有与之相对应的解决对策，最终造成了覆冰事故的发生。另外我们把输电线路的覆冰现象分为均匀覆冰与不均匀覆冰，均匀覆冰虽然会给线路产生过大的荷载，但是不均匀荷载较之均匀荷载，会使输电线路产生不平衡张力，更容易造成输电线路的断裂，铁塔的倾斜或坍塌，会使线路覆冰事故产生更严重的后果。

2.2导线覆冰舞动的原因

导线覆冰形成的原因是过冷却的冻雨在自重与风的作用下滴落到温度为0℃以下的导线上时，冻结成冰凌，附着在导线表面，并不断积累，形成覆冰。由于冻雨自重与风的相互作用，覆冰首先在迎风向导线斜上表面形成并发展，随着覆冰的积累，当导线的抗扭刚度不足以抵抗覆冰偏心对导线截面形心引起的弯矩时，导线发生扭转，使导线表面的覆冰趋向均匀。如导线的抗扭刚度较大时，如大截面导线和分裂导线，不均匀覆冰的自重不足以使导线扭转，或使导线发生扭转的角度较小时，导线表面覆冰不均匀的现象较为突出。

2.3线路及杆塔承受的几种载荷形式及危害

（1）垂直负荷

当导线、杆塔覆冰时，冰的质量增加所有支持结构和金具的垂直负载，导致导线弧垂增大，使导线间、导地线间的距离减小，当风吹动时会由于绝缘距离不够引起短路事故。另外由于覆冰会增大导地线的张力，从而增大杆塔及其基础的受力，增大转角杆塔的弯矩，造成杆塔破坏、扭转、弯曲、基础下沉、倾斜等，甚至拉线点以下发生折断等事故；。

（2）水平荷载

覆冰会使导线受风面增大，杆塔所受的水平荷载增加，线路会因此遭受严重的绝缘子串横向偏移而发生倒杆塔事故。

（3）纵向荷载

导线覆冰会引起纵向静张力不平衡，增大纵向荷载。当覆冰不均匀、自行脱落或被击落时，导线悬挂点处会出现很大的纵向冲击荷载，可能会造成导地线从压接管内抽出，或者外层铝股拉断、钢芯抽出，或整根线拉断。如果导线拉断脱落，最终的不平衡冲击荷载或两临档间的残余荷载就会大大增大，容易发生顺线倒杆塔事故。

3高压输电线路覆冰雪问题的几种解决措施

3.1用高频高压激励除冰

高压输电线路覆冰及处理技术控制器轮灌组默认为―个站点一个轮灌组．用户可以根据实际情况需要任意进行轮灌组参数设置。也可以随时修改轮灌组参数。轮灌组设晋完成后，其他参数设置都针对轮灌组来设置。目前国外的产品部是固定轮灌组不能进行设置，而国内的产品基本没有轮灌组的概念。高压输电线路覆冰及处理技术包括数字技术、大容量光纤通信技术、口技术等。

3.2加强日常保护和管理

由于架空高压线的检修比较麻烦，因此在平时的防护中经常出现不到位的现象，应加强对线路的及时检查，尤其在特殊天气前后，要对线路通道内的树木进行适当清理，防止恶劣的覆冰天气树木倒斜在线路上，影响线路的正常运行和检修。另外，在日常还应做好维护工作。巡线员应按规定认真查看线路，对于可能出现的隐患予以及时排查，对拉线以及绝缘子等各个部分均仔细检查，为线路的正常运行做好最大保障工作。

3.3减少导线舞动和覆冰

鉴于导线舞动是一种容易因覆冰问题引发，并造成线路受损的现象，应在架设线路时，尽量做好预防工作。应提高杆塔强度，增强其承受力，同时提高导地线的张力，增加相邻导线以及导线与地线之间的间距，提高绝缘子和金具的负担安全性，有条件的地区，可以在容易出现重覆冰问题的线路上，使用防舞装置，增强导线抗覆冰的能力。另外，虽然目前还未研制出防止覆冰形成的涂料，但可以使用一些降低覆冰与线路粘合力的涂料，比如，可以使用聚四氟乙烯，由于其与导线之间具有较好的粘合力，且热传导性较强，憎水憎冰能力高，使用后可以使附着的冰、水更快脱落，避免线路因长时间受到覆冰不断积聚的压力而引发较大线路问题，且可以为线路的抢修延缓一定时间。

3.4做好线路及杆塔设计工作

在线路及杆塔的设计阶段，要结合历年水文资料进行调查研究，抗冰厚度做准确的分析与评价，对地理位置与天气状况结合历史经验，对抗冰厚度做最坏的打算，尽量提高抗冰厚度的上限，保证以后的覆冰事故的冰雪厚度都在控制范围之内，做好预防此类事故的设计，对特殊地段做针对性的防范设计。当然抗冰厚度也不能无限度的大，那样会影响线路的施工与正常使用，一定要根据实际情况设定。在出现特大冰雪灾难时，如果仅仅采取“避、抗、融”措施并不能从根本上有效解决覆冰事故，这就要求在电网的设计阶段，将电网的事故防范设计标准做相应的提高，对特殊地区的高压输电设施做设计时的对防范抗冰冻设施设备的相关设计数据也要有所考量。

结束语：

综上所述，覆冰会引起高压输电线路断线和绝缘子闪络甚至引起输电线路断线倒杆倒塔等重大供电事故等重大安全事故，给电力系统的安全稳定的运行带来严重危害。我国是世界上输电线路受覆冰危害的重点地区之一，因此，防范和消除供电设施覆冰技术的研究和探讨无疑对提高我们日常输电线路的安全运行及解决高湿、高海拔地区输电线路覆冰问题都将是有积极意义的。

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