输电线路导线覆冰的现状研究

输电线路导线覆冰的现状研究

张晓宾

（国网河北省电力有限公司检修分公司河北省石家庄市050070）

摘要：最近几年，恶劣气候时常发生，运行输电线路中，导线覆冰是比较常见的现象。导线覆冰可能给输电线路带来极大危害，对电力系统的安全运行造成极大威胁，使线路过荷载以至于电路瘫痪的可能性大大增加。本文从导致输电线路导线覆冰的起因入手，简述了导线覆冰的机理，分析了导线表面覆冰的影响因素和覆冰类型，介绍了我国现在对输电线路导线覆冰的研究成果，并通过对国内外导线覆冰技术的分析，对下一步导线覆冰的防治和治理提出了合理的建议。

前言：自改革开放以来的最近几十年，电力作为最重要的动力越来越成为国民经济建设的重中之重，各行各业、各个领域都离不开电力的支持，电力系统成为了国民经济发展的基础性支柱性的产业，由于用电量的逐年增大，各发电集团也在逐年增加自己的发电量，并且电量的运输也越来越趋于远程化，因此输电线路的安全问题又成为了输电安全的核心问题。输电线路在运输过程中要承受环境、温度等因素的种种考验。

输电线路所遇到的故障中，季节性故障占一大部分，输电线路导线覆冰又是引起季节性故障的主要原因，在初冬或初春季节，或者是降雪的时候，在输电导线表面会形成曲冰层，使导线的负重增加，导致断电甚至电网瘫痪故障的出现。在最近几年，我国接连出现极端天气，不管是冬季一直寒冷多雨的中原地区还是近两年屡有雨雪的南方，输电线路导线覆冰都成了影响输电线路安全的最大隐患，因此我国也加快了对输电线路导线覆冰的研究，探究防治措施，采用积极有效的方案来避免和防治冰灾给输电线路带来的危害。

1输电线路导线覆冰的分类和影响因素

1.1输电线路导线覆冰的分类

线路导线覆冰按照形成方式分类有以下几种方式

（1）雨凇雨凇是由空气中的过冷却水滴在导线的迎风面形成的覆冰，其光滑、透明、清澈，他的黏附能力很强，一旦形成以后，不管起始的厚度如何，如遇天气下雪或环境不好，覆冰厚度将会快速增加，导线负重也会迅速增加，又雨凇形成的覆冰密度较大，因此其产生的机械负重与其他形成方式相比是最大的，所以是对导线对电路系统的破坏力最大的，也是我们重点防范的。

（2）雾凇雾凇现象，即水汽在空气中处于过饱和状态，当空气温度降低时，在导线上会附着饱和析出的水结成的冰，形成了结晶，其密度与雨凇相比要小的多，所以又称软雾凇，这种原因形成的导线覆冰吸附力小，对线路造成的危害要远远小于由于雨凇形成的导线覆冰。

（3）混合凇是雨凇和雾凇混合作用的结果，由此原因形成的覆冰密度比雨凇形成的覆冰密度小，但要比雾凇形成的覆冰密度大，这种覆冰的吸附能力也处于两者中间，危害程度也是中等程度。由于混合凇形成的覆冰比单纯雾凇形成的覆冰坚硬，因此又称为硬雾凇。

（4）积雪自然界降雪过程形成，降雪附着在线路导线上，在寒冷的空气下形成覆冰。它又分为干雪和湿雪，干雪的密度小，吸附能力小，危害较小，湿雪的密度稍大，对线路的危害相对较大。但是，积雪原因形成的覆冰十分常见，尤其是近两年南方的降雪天气增多，因此由于积雪严原因形成的覆冰也是我们要十分注意的。

由其他原因形成的覆冰由于不太常见，且其危害主要集中在对电晕损失的影响上，对导线的危害较小，所以我们在这里不一一举例了。

1.2输电导线覆冰的影响因素

（1）气象因素外界环境的温度、风向风速、空气的含水量是影响输电导线覆冰的气象的主要因素。这几种因素可以直接决定覆冰类型。

先来分析温度的影响。当外界气温在零下五摄氏度左右时，如果有小雨或雨夹雪或大雾天气，就会在导线上形成雨凇，随着气温的进一步下降，湿雪和冻雨在粘附性很强的雨凇冰面上迅速堆积，形成密度大，重量大的较厚冰层，若温度进一步降低，原来的冰层外又会形成雾凇，这是导线的外表面有这雨凇、混合凇、雾凇三种类型的覆冰，对导线的影响极大。

其次分析风对导线覆冰的影响。在风的带动下，大量的空气中的水滴与导线相撞，被导线所吸附加速覆冰的形成。分数与风向共同作用影响覆冰的形成，当含有大量水汽的风在一定风速的吹动下撞向导线时，如果这时风向与导线之间的夹角小于四十五度或者与导线平行，覆冰形成的可能性较小，如果风向与导线的夹角小于四十五度或处于垂直方向，覆冰现象较为严重，而且在覆冰形成的过程中，风向总是不断变化的，总有一些时间的风与导线形成一定的夹角，促使输电线路导线覆冰的形成。

（2）地形与地理因素在冬季时候，北方大部分地区温度极低，会出现大风、大雪、霜冻、低温等一系列极端天气，给这些地区的生产生活带来了极为不利的影响，对输电线路的影响尤为严重，在东北地区这种现象特别严重，输电线路导线覆冰直径能达到二十毫米以上，这种重量对输电线路导线来说是危害极大的。而近几年以来，南方的冬天也是极为寒冷，2008年的雪灾令南方一些地区的输电系统损失严重，因此，地形与地理因素对我国大部分地区都有着较为严重的影响。

2输电线路导线覆冰的防范措施和除冰技术

2.1输电线路导线覆冰的防范措施

从一般情况来看，在选择初期阶段采取措施来防治输电线路导线覆冰是很效果的。首先，地段选择上，要尽量避开一些不利地形，如风口、台地垭口、水库等，或者选择覆冰较轻的地段来减小伤害。输电线路的建设应该选择地段高度差不多的地方，避免大档距、大高差，如果迫不得已要经过山岭时，也要沿覆冰季节背风向阳而走线，并且不能把转角点架设在山脊的开阔处，转角角度尽量减小等，令覆冰概率和覆冰程度的得到最大程度的降低。

2.2除冰技术

（1）热力除冰这种除冰方式是利用外加热源或导线自身的热量来提高导线温度，已达到覆冰的融化点。我国目前所运用的技术是使用特殊的材料制作导线，现在最多使用的是低居里磁材料，在温度小于零摄氏度的时候，导线的磁滞损耗增加，导线表面低温度升高，这样就阻止了覆冰的产生和覆冰的积累，但这种方式的能耗很大，不利于绿色环保。

（2）机械除冰机械除冰有着其他方式没有的优点，它成本低廉，能耗很小，常用的方法有强力震动和滑轮铲刮法，后者的应用范围较广，但很难操作，且安全性有着很大的漏洞，强力震动法对雾凇有一定作用，但是对雨凇的作用十分有限。

（3）被动除冰这种方法是借助风和其他自然力令导线上的覆冰自然脱落。这种方法简单易行，只需在导线上安装平衡锤或阻雪环就可以，但它的缺点也很明显，它会使导线不同期的脱冰，导致线路事故。

3结束语

综上所述，现在我们对输电线路覆冰的起因和影响因素分析的较为透彻，但现在的除、防冰技术普遍能耗较大，效果欠佳，安全性不高，还没有一个相对完美的方案。今后的工作重点可以放在建立导线覆冰模型上，通过建设更准确的模型来研制更为节能有效的除冰装置。

参考文献:

[1]杨明.冰冻雨雪再袭技术装备确保电网无虞[J].中国工业报.2013（1）.

[2]李江，黄立新.高压架空输电线路测试技术（7）输电线路覆冰在线检测[J].大众用电.2013（3）.