输电线路覆冰危害及防冰除冰技术分析

输电线路覆冰危害及防冰除冰技术分析

陆吉磊

南方电网有限责任公司超高压输电公司梧州局 广西梧州 543000

摘要:输电线路覆冰不仅会对运行及维护工作产生影响，如果不及时解决，严重时还会导致重大事件事故的发生，比如发生短路、绝缘子闪络、断线倒塔等。当前，我国对覆冰厚度的设计取值范围还不够全面，正是很多气象台站关于输电线路覆冰厚度的资料不够，所以大部分都只是根据现场调查为主，这还有太多的不确定性。输电线路覆冰的伤害持续时间会比较长、而且发生频率较高、所占的面积也很广、影响非常大，已经严重威胁电网的安全以及稳定运行。

关键词:输电线路；覆冰危害；防冰除冰技术

   如今，输电线路导线覆冰已经严重影响着电网的安全稳定运行，为导线覆冰现象的发生，必须要采取有效的防范措施。正常而言，应该尽可能的避开覆冰严重的地区以及考虑避开不利地形，也就是绕开覆冰严重之地，更要在阶段采取有效的措施，防止输电线路冰害事故的发生。拉线时，尽可能避免横跨垭口、水库等容易覆冰的地方和线路应该往较为平坦的地形走线，翻过山岭时要考虑档距大、高度差的问题，沿山岭通过时，为了达到减少覆冰情况和覆冰程度变小的目的，尽量不要把转角点安札在开阔的山脊上，而且角度要合适。

一、输电线路覆冰危害以及意义

   输电线路覆冰是我国电力系统中比较严重的自然灾害之一，经常导致输电线和杆塔的机械性能和电气性能被破坏，电网大面积停电的恶劣后果。覆冰事故严重地威胁了我国电网电力系统的运行安全，解决线路覆冰是一个迫在眉睫的问题。输电线路覆冰之后，对电力系统有十分严重的危害，其中最常见的为以下4种。（1） 过负载的危害，（2） 不同期脱冰或者不均匀覆冰的危害，（3） 覆冰导线舞动的危害，（4） 绝缘子冰闪的危害

二、输电线路覆冰主要融冰方法

1 .线路覆冰

    输电线路覆冰的危害很大，很容易对电网产生不可逆的后果，所以国内外学者对输电线路导线与绝缘子的覆冰特性和机理的研究从未间断过，也有了许多的成果，目前常用的除冰方法有4类：

1.1热力除冰法

    通过加大导线电流，如使覆冰导线断路，来提高导线温度，从而使坚冰融化的方法称为热力除冰法。热力除冰法是现阶段各国最常使用的除冰方法，能够较好地融化雾凇和雨凇等不同密度的覆冰，操作简单稳定。

1.2 机械除冰法

    机械除冰法是利用不同的机械进行物理的除冰。如通过滑轮铲刮来刮掉覆冰，用强力振动来使覆冰脱落。有时也使用起重机、除冰车等不同的方式进行除冰，甚至有时候也采用人工来进行除冰作业。这种除冰方式相对于热除冰消耗能量比较小，价格也相对较低，但是这种除冰方法在实际操作上会有较多困难，所以机械除冰方法在输电线路上使用，存在操作困难、安全性能与稳定性不完善等缺点，在我国输电线路应用较少。

1.3自然被动除冰法

    自然除冰法主要是依靠存在于大自然的风能、光能、热能，包括地球引力等的能量，加上一些辅助的器械，来使导线更不容易聚集覆冰。这种除冰方式非常廉价，而且在实际使用上也没有任何困难，但是，这种除冰的方法非常依靠特定的时间和区域，如多风的山谷等。这一严格的限制使得这种方法不能全面地使用于所有的地区。

2.输电线路除冰技术

   现在，估计有三十多种在各种实验和研究以及还在推广阶段的除冰技术、方法，可分三大类：①热力的除冰。热力的除冰就是利用导线自身发热或者附加热源，让在导线上的冰雪不能积覆，或是让积覆的冰雪融化掉。提高电线中的电流，利用产生的热量来加温电线，如带负荷融冰方法和短路电流融冰法，各在宝鸡电业局和湖南电网采用。除这些外还能用电阻丝伴随加热。②机器除冰。利用自动方式把导线上的覆冰强制脱落或者使用机械外力的方法称为机械除冰，主要是滑轮铲刮法、强力振动法和“ADHOC”法。③自然的脱冰。在导线上装平衡锤、阻雪环等一些装置使导线上覆冰堆积达到一定的程度，在自然力作用下，让冰雪自行的脱落称为自然脱冰。虽然这方法简单且易行，但是由于脱冰会有不一样或者是不同时间脱冰造成的导线跳跃，从而发生线路事故是很有可能发生的。

三、 输电线路覆冰条件及融冰模型

1.覆冰的形成条件

   架空导线发生覆冰必须是在特定条件下，基本上包括：（1）温度必须低于0摄氏度的结冰温度。（2）空气中的水蒸气含量要较高。（3）必须有较大的风速，至少要达到1m/s。

2. 融冰过程的物理模型与融冰机理

    这种通过短路电流发热融冰的方法是内部接触式的融冰，当导线上流过短路电流时，导线发热，此时与导线直接接触的冰层首先开始融化，这种融冰过程主要分为四个阶段。（1）升温阶段。在实际的户外导线覆冰时，周围环境的温度都是低于0℃的，而融冰所需的温度明显要高于周围环境温度，在安装融冰设备后，需要一段时间让导线的温度升高，在导线温度上升到0℃之前冰层是不会融化的，需要一定的时间进行升温，这个过程称为升温阶段。（2）冰层的旋转阶段，导线在融冰过程中会发生冰层旋转的现象。其原理是当冰层内表面温度达到0°C之后，与导线接触的那一部分冰开始融化，冰层将发生如图2.2所示的旋转现象。主要是因为重力作用使覆冰较厚的部分向下坠，产生旋转。（3）冰层旋转之后的融冰阶段。在冰层旋转之后，冰层比较厚的地方就会处于下方，冰层较薄的地方会处于导线的上方，这样随着时间的推移，上部冰层和导线之间就会出现空隙。空隙将会越来越大，直到冰层从导线上脱落。这个过程即为融冰阶段。（4）冰层脱落阶段，随着融冰的继续，上表面的冰层会越来越薄，当上表面冰层厚度到达0时，冰层就会从表面脱落。

四、输电线路覆冰防范措施

1. 《重冰区架空输电线路设计规定》应该是重冰区输电线路严格执行的一部法规

   对于重覆冰新建地区，应该让线路档距均匀分布，避免大档距，如果是覆冰严重的地段，也要采取相应的措施，比如，增加杆塔、缩小档距，也就是减轻杆塔荷载以及减小导线、地线碰撞的几率。将原有的杆位置用新造的钢芯铝合金导线代替，输电线路的覆冰承载能力将得到增强。这样也可避免当覆冰太重时导线发生重大事故。钢芯铝合金导线的抗拉强度比较大、然而也相对比较轻。在相同环境情况下，新型导线、避雷线组合比钢芯铝绞线抗覆冰性能更强。当线路过原来位置时，导线由钢芯铝绞线被代替后，最大使用张力相对降低很多，当导线覆冰时，垂直荷重也比较轻，如果避雷线原样保留，避雷线覆冰时垂直荷重也不变，然而最大使用张力则降低，根据垂直荷载和水平张力的数据可知，杆的荷载出现了明显的降低，也就是说杆的安全性变得更强。如果导线的最大使用应力一样，用钢芯铝绞线小于钢芯铝合金导线的比载，故对地距离、交叉跨越距离更有利。导线、避雷线的安全系数也都变高，当然，这也提高了覆冰的过载能力，对于50mm冰区校验这正是符合规程的要求。

2.防止输电线路绝缘子覆冰闪络事故措施

   倒“V”形绝缘子串的自洁性能很好，积尘的量也很少；而且有局部电弧时，电离气体容易扩散，冰闪电压比较高。故采取倒“V”形绝缘子串。在瓷绝缘子直线单联的地方各部加装三个大帽不导电子，将绝缘子的冰柱隔断；硅橡胶绝缘子，为阻断冰柱、污流形成，达到杜绝覆冰闪络的目的，采用各个有一片特大伞裙的合成绝缘子。

结语:

   随着经济的不断快速发展，电力工业也发展迅猛，更为为我国国民经济的发展以及人民生活水平的提高做出了重要贡献。在电力系统之中，输电线路有着十分重要的地位与作用，输电线路运行是否正常将会直接影响到电力供给的可靠性与稳定性，因此，做好输电线路的防除冰工作具有重要意义。

参考文献：

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[2]李明，李成峰，兰宏斌.输电线路冰害事故及原因分析[J].住宅与房地产，2018（31）：237.

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