覆冰对输电线路危害与预防措施
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覆冰对输电线路危害与预防措施 介绍覆冰形成、线路冰害的类型，着重分析绝缘子覆冰特性及对运行中的线路提出预防措施。 在我国，导线覆冰主要发生在西南、西北及华中地区。 贵州省按地区冬季平均气温计算，大都在0℃以上，受北方南下冷空气及西南暖湿气流共同影响下，自2008年1月12日开始，全省各地区持续低温多雨、雨夹雪天气，遭遇了50多年来最为严重的一次大范围、长时间的冰冻灾害。贵州电网被分割瓦解成7块，贵州电网累计受到冰害破坏的电力线路达5029条，占贵州全省线路总数的77%；全省50多个市县被迫停电；停运的变电站649所，占贵州全部变电站的69%；倒杆线路有416条。 由此可见，由覆冰、舞动引起的输电线路倒杆（塔）、断线及跳闸事故，严重威胁到电网的安全稳定运行及供电可靠性。 1、覆冰形成原因和过程 导线覆冰首先是由气象条件决定的，是受温度、湿度、冷暖空气对流、环流以及风等因素决定的综合物理现象。 云中或雾中的水滴在0℃或更低时与输电线路导线表面碰撞并冻结时，覆冰现象就产生了。 贵州省地处云贵高原，海拔在1500m以上，境内沟壑纵横，地势高低不平，空气潮湿，受西伯利亚寒流和太平洋暖湿气流的共同影响，2008年初贵州大面积的遭受了覆冰危害。导线表面发生覆冰现象必须满足以下几个条件：大气中必须有足够的过冷却水滴，过冷却水滴与导线接触，过冷却水滴立即冻结在导线表面。 覆冰按形成条件及性质可分为A、B、C、D、E五种类型。 A型称雨凇覆冰，是在冻雨期发生于低海拔地区的覆冰，持续时间一般较短，环境温度接近冰点，风相当大，积冰透明，在导线上的粘合力很强，冰的密度很高，雨凇覆冰是混合凇覆冰的初级阶段，由于冻雨持续期一般较短，因此，导线覆冰为纯粹的雨凇覆冰的情况相对较少。 B型称混合凇，当温度在冰点以下，风比较猛时，则形成混合凇。在混合凇覆冰条件下，水滴冻结比较弱，积冰有时透明，有时不透明，冰在导线上粘合力很强。导线长期暴露于湿气中，便形成混合凇。混合凇是一个复合覆冰过程，密度较高，生长速度快，对导线危害特别严重。 C型称软雾凇，是由于山区低层云中含有的过冷水滴，在极低温度与风速较小情况下形成的。这种积冰呈白色、不透明、晶状结构、密度小，在导线上附着力相当弱。最初的结冰是单向的，由于导线机械失衡，逐渐围绕导线均匀分布，在此情况下，这种冰对导线一般不构成威胁。 D型和E型分别为白霜、雪，白霜是空气中湿气与0℃以下的物体接触时，湿气往冷物体表面凝合形成的，白霜在导线上的粘结力十分微弱，即使是轻轻地振动，也可以使白霜脱离所粘结导线的表面，与其他类型覆冰相比，白霜基本不对导线构成严重危害。 空气中的干雪或冰晶很难粘结到导线表面。只有当空气中的雪为“湿雪”时，导线才会出现积雪现象。 导线覆冰的基本物理过程是严冬或初春季节，当气温下降至-5～0℃，风速为3～15m/s时，如遇大雾或毛毛雨，首先将在导线上形成雨凇，这时如果气温再升高，雨凇则开始融化，如天气继续转晴，则覆冰过程就停止；这时如果天气骤然变冷，出现雨雪天气，冻雨和雪则在粘结强度较高的雨凇面上迅速增长，形成较厚的冰层；如温度继续下降至-15～-8℃，原有冰层外则积覆雾凇。 在这样一个过程中，出现多次晴～冷变化天气，短暂的融化加强了冰的密度，如此往复发展将形成雾凇和雨凇交替重叠的混合冻结物，即混合凇。 2、影响覆冰的因素 当具备了形成覆冰的温度和水汽条件后，风对导线覆冰起着重要的作用。它可将大量的过冷却水滴不断地输向线路，与导线碰撞而被截获并逐步增大形成覆冰现象。据观测，覆冰首先在导线迎风面上成长，当迎风面达到某一覆冰厚度时，导线因重力作用而产生扭转，从而出现了新的迎风面。这样，导线通过不断扭转而使覆冰逐步增大，最终导线上形成圆形或椭圆形的覆冰。 除了风速的大小对覆冰有影响外，风向与导线平行时，或当与导线之间的夹角小于45°或大于150°时，覆冰较轻；风向与导线垂直或风向与导线之间的夹角大于45°或小于150°时，覆冰比较严重。 除了风速大小和风向会影响覆冰外，线路走向和导线悬挂高度及导线直径都会影响到导线的覆冰力学。一般来说，我国东西走向的导线覆冰，普遍较南北走向的导线覆冰严重，因此在重冰区线路走线时，尽量避免呈东西走向。导线悬挂高度越高，覆冰越严重，因为空气中液水含量随高度的增加而升高，有利于覆冰的形成。另外，导线越粗覆冰也越严重。 3、输电线路覆冰危害的特点 3.1 线路覆冰倒杆（塔）断线的特点 线路覆冰倒杆（塔）断线的特点：一是由于覆冰时杆（塔）两侧的张力不平衡造成的。 在一些地形起伏较大的地区，两相邻的杆（塔）在高度和距离上存在很大的差距，在还未覆冰时两侧就形成了较大的不平衡张力，当线路上出现大密度的覆冰时，杆（塔）两侧的不平衡张力加剧，当张力不断加大，直至到达杆（塔）、导线所能承受的极限时，就出现了导线断落或杆（塔）倒塌的现象。 因此，在灾后恢复和未来的设计改造中，应尽量避免大高度差、大距离和大转角。 |
