输变电线路覆冰原因及其消除措施

输变电线路覆冰原因及其消除措施

于小军

内蒙古电力（集团）有限责任公司呼和浩特市武川供电分公司

内蒙古呼和浩特市 011700

摘要：随着我国电力事业的快速发展，大量电能源源不断地输入到千家万户和各个领域中去。电力系统作为国民经济的生命线，在国民经济建设进程中起着举足轻重的作用。由于输变电线路是输送电能与输送电流的关键通道，因此对输变电线路安全运行提出了更高的要求。冬季来临时，气温降低使电线绝缘层会逐渐发生变化。当导线表面有薄冰时，由于空气阻力和温度梯度差，使导线上升到空中并形成冰挂。当导线覆冰过厚时，将影响导线对地绝缘以及接地等，进而影响电力系统的安全稳定运行及供电质量。

关键词：输变电线路；覆冰原因；消除措施

前言：

我国是当前世界输变电线路覆冰状况最为严重的国家，已经在一些省份出现过严重输变电线路覆冰事故，覆冰已经严重影响到我国的电网建设及电力系统正常运行。输变电线路覆冰造成输变电线路出现跳闸、断线、倒杆等故障，造成输电安全性大幅降低，对我国电网安全由非常严重的影响。

1输变电线路覆冰的形成分析

输变电线路覆冰主要指由于大气中过冷却水在遇到温度在冰点以下的输电线后再输电线表面释放潜热凝固，造成在输变电线路表面形成的覆盖冰层。输变电线路覆冰主要是由温度、湿度决定，受气象温度的影响较为严重，该现象除却受到上述因素的影响外还在一定程度上受到空气对流的影响，是一种综合物理现象。在大气中部分水汽遇到温度较低的物质可能凝结成凝结核，缓缓落在地面层形成冰雨。但是这种冰雨的稳定性较差，很容易由液态的水滴形成冰，尤其是在遇到温度较低的电线物质时。通过风力作用，部分液态水发生形变，在导线的表面形成覆盖，凝结成雨凇或雾凇形式。

2输变电线路覆冰类型

当前我国输变电线路覆冰的类型主要为雨凇、雾凇、湿雪、混合冻结四种类型。雨凇的形成主要是由于在冬季前后，北方冷空气团会出现上升，在温度降到零度以下会形成过冷却水滴。当外界环境中温度在0~4度，风速在3m/s~15m/s，密度在600N/m3~900N/m3，湿度在80%以上即可以形成输变电线路雨凇。这种输变电线路覆冰主要为透明玻璃体，质地较硬，对整体电力线路具有非常严重的影响。雨凇不易脱落，表面附着能力极强，去除较难。雾凇主要是由于过冷却雾滴受冷形成。常见的雾凇形式主要包括粒状雾凇和晶状雾凇两种。粒状雾凇主要是雾滴在输变电线路表面覆盖后结冻形成的覆冰。这种输变电线路覆冰的冻结速度较快，附着能力较强，整体呈现出乳白色不透明状，质地较为疏松，表面容易出现起伏。而晶状雾凇主要是由于温度骤然下降导致水汽直接凝华形成。晶状雾凇主要呈现出白色晶体，质地较为疏松，表面的附着能力较弱，非常容易脱落，对输变电线路的影响远小于粒状雾凇。湿雪在自然界中一般呈现出乳白色或灰白色，整体质地脚软，主要是处于融化状的雪花或水体在输变电线路表面形成。湿雪在温度进一步下降后可以形成较为坚硬的冰冻体，整体在导线上的粘结性焦强强，密度一般在100kg/m3~700kg/m3。混合冻结主要是北方的干冷气团与暖气团相遇形成，这些气体在交汇处形成静止锋面，遇到低于冰点温度的电线很容易出现冻结，形成混合冻结。混合冻结一般呈现出乳白色，整体空隙较多，大多为雨凇与雾凇交替冻结现象。混合冻结的密度一般在200kg/m3~600kg/m3，形成体积较大。

3输变电线路覆冰消除措施

3.1完善输变电线路基础设施建设

为保证输电线网的正常运行，提高输变电线路的承载能力和抗滑能力，应在输电网规划设计中做好相应的设计工作。在冬季施工时，如果遇到大风天气或者雨雪等恶劣气候条件，则必须提前准备好相关设备以及材料并且根据实际情况制定合理可行的应急方案，以便于应对突发状况或是灾害性天气。首先，对输电网络进行合理布局与优化配置在实际的输电工程中，应该根据不同区域的地理环境和气候条件等因素来选择合适的输电方式以及线路类型等；其次，做好防寒保暖工作，通过科学合理地设置输变电线路，可以有效降低输电过程中出现的温度变化幅度，防止出现导线断裂等；最后，还需要加强对于输电设备运行状态监测力度，及时发现并解决问题，确保整个输电系统安全稳定运行。

3.2电流溶解法除冰方案

此类方法主要是通过加大负荷电流或用短路电流来加热导线的方式让覆冰溶解落地，从而达到除冰的效果。在具体操作的过程中，可以改变电力网的运行方式，以此让线路负荷电流适当增大。将线路和系统断开，确保线路的一端三相短路起来，另一端则是用特摄变压器或发电机供给短路电流。应该注意的是，增大线路负荷电流来加热导线要在覆冰开始初期操作，也就是加大负荷电流，可适当防范覆冰问题。若是应用短路法熔化覆冰时，要根据线路长度和导线截面等做好充分准备，相应的容量也须事先计算，熔冰前，须检查长时间通过短路电流的系统接线与设备，这样才能满足熔冰要求。

3.3多功能复合式融冰消除措施

多功能复合式融冰技术主要是通过提高覆冰温度来融冰化霜，可以达到快速融冰的目的。其工作原理是在正常情况下，利用电热元件加热产生的热量对覆冰进行融冰，以实现快速融雪。而当覆冰厚度达到一定程度时，采用防凝露措施可避免结冰。多功能复合式融冰技术采用防凝露防结冰措施时，可以有效减少凝露。当覆冰厚度达到一定程度时，可以使用除冰雪装置对线路进行除冰。在实际工程中多功能复合式融冰技术常用于解决线路长距离、长时间连续覆冰情况，同时该方法也存在问题：在融冰化霜过程中要与线路无冰区保持一定距离。

3.4以水平排列方案设置导线

为避免覆冰引起多种故障，设计杆塔的过程中应该重点分析覆冰所形成的外加荷重。针对严重覆冰的区域，要适当架设耐覆冰式的线路，此类线路的杆塔相对于普通杆塔的机械强度较大、导线张力较小。为避免出现碰线事故，导线要采用水平排列的方式，可增大导线和避雷线间的距离。选择线路路径的时候，应该避免在冷热空气交汇处。若是覆冰相对严重的区域，上述措施并不能满足实际要求，还会引发线路事故，在实际运行的过程中，相关人员应该观察导线上出现的覆冰情况，要采取科学手段加以消除，可以运用电流溶解法和机械打落法。

3.5热能除冰法

热能除冰方法主要是依靠过电流、短路电流、电阻性铁磁线等技术将电能转换为热能实现。电阻性铁磁线法是将磁场中电磁能转换为热能对线路覆冰进行清除；过电流法是利用线路中传输的电流产生热能对线路覆冰进行清除。其中电阻性铁磁法由于投入成本过高使用范围又较窄，在线路覆冰清除时并不常用，过电流方法由于投入成本低除冰效果好而被经常使用。

3.6微波除冰法

输电线路除冰法主要是通过微波产生的热能进行除冰。在利用输电线路进行除冰时，要将微波频率控制在高频电机激光范围内，这样才能实现两者间的热能量传递进而完成对外部的加热。这种方法可以将能量最大限度的转换为热能，提高对覆冰线路的清除效果并且不会损伤线路。

结束语：

随着社会的进步经济的发展，电力需求逐年上升，如何安全稳定供电已经成为电力系统的重要课题。我国国土面积辽阔，输变电线路铺设跨度大，导致线路覆冰面积也比较大，因此线路覆冰引发的电力故障已成为我国电力安全稳定运行的重大隐患。在日常工作中要加强对线路覆冰的预防及清除，尽量减少覆冰故障的发生率，相关工作人员要对覆冰线路及周围环境进行全面分析，严格执行避、抗、融、改、防五项基本原则来进行覆冰的预防及消除工作。

参考文献：

［1］徐青松,候炜,王孟龙.架空输电线路覆冰实时监测方案探讨［J］.浙江电力，2007（03）.

［2］苑吉河,等.输电线路导线覆冰的国内外研究现状［J］.高电压技术，2004（01）