浅谈输电线路防覆冰措施
浅谈输电线路防覆冰措施
Introduction to preventing cladding ice measures transmission lines
重庆电力高等专科学校周阳
摘要:输电线路覆冰的正确防护，可保证线路的安全稳定运行，从而减少停电和线路的运行维护。为此，通过对输电线路覆冰分析，探讨影响线路覆冰的因素，提出正确预防措施和解决措施的建议，以减少线路运行中由覆冰引发的事故。
abstract ：Transmission lines cladding ice right protection, can guarantee the safe and stable operation of the line, thus reduce outage and line operation an d maintenance. Therefore, through to the transmission lines cladding ice was an alyzed, influence line cladding ice elements, and then puts forward the prevent ion measures and solving measures correctly, to reduce the Suggestions by ice c over line operationrelated accidents.
关键词：输电线路，防覆冰
Keywords: transmission lines ，Preventing cladding ice
一、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1 500m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。
二、导线覆冰的形成和种类
空气中过冷却水滴，降落在温度0°C以下的导线上则形成冰。导线上覆冰种类大致有雾凇、雨凇（雨冰或冰凌）以及两者混合而成的粗冰或冻雪等。
当气温在-2～-10°C、风速4～15m/s、相对温度在90%以上并有过冷却水滴的大雾或遇到毛毛细雨时，导线上往往形成雾凇。雾凇比较松散，覆在导线上并不密实，稍加振动即可脱落，对线路的危害并不大。
雪松一般发生在气温-1～-5°C、风速在5m/s或无风情况，呈透明状其容重为0.5-0.9g/cm3,对线路危害最大。
冻雪的容重为0.5-0.6g/cm3，对线路的危害较大，应予以重视。
线路在水库、湖泊、江河等水源充沛的地段附近通过时，由于湿度高，大量水汽凝聚线路附近容易覆冰。
三、导线上覆冰的特点
一般直径小的导线覆冰多呈圆形，而大直径导线则呈椭圆形。覆冰严重的绝缘子串能够形成一个圆形冰柱，导线覆冰可达280mm左右。在同一地点导线悬挂越高，覆冰越严重。风速较小时易形成雾凇，风速较大则易于形成雨凇。在寒潮期间往往出现大面积覆冰，因此对这时期应当加强巡视，注意覆冰变化。
另外，导线上的覆冰厚度是不均匀的，在同档距内，导线的覆冰厚度有的严重，有的较轻，分裂导线安装间隔棒时，其覆冰较不安装间隔棒时严重。
四、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。
五、防止导线覆冰的技术措施
由覆冰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.对于跨越高山大岭的高压输电线路应从设计和施工上把好质量关：一是在风速和覆冰厚度上要研究，设计条件要至少按30年一遇的强冰雪天气进行设计；二是导线要采用加强型的，绝缘子及金具也要考虑使用加强型的，铁塔要选用呼称高低而且受力较大的；三是减小档距，多设耐张段，多采用耐张塔，尽量对于跨越高山大岭的高压输电线路应从设计和施工上把好质量关：一是在风速和覆冰厚度上要研究，减少事故时的影响面积，防上事故扩张；四是注意导终、绝缘子、金具、杆塔、拉线的质量，确保达到设计的应力要求；五是注意塔基的浇筑及导线弧垂要严格按设计施工。
2.输电线路路径宜避开高山风口和林区
在冬季，高山风口由于地理位置特殊，气温更低，风也较大，更易在导线上形成积冰，覆冰厚度较通常地段相对来说要厚得多，因此是输电线路的薄弱地带。无论是从日常维护、线路事故率，还是事故时抢修，高山风口都会给输电线路的运行带来诸多不利。
而林区由于树木茂密，部分地段按榭木不砍伐，增加铁塔和导线高度来保证输电线路的安全运行；由于树木增长很快，有时线路巡线员没能及时发现，在有些树木覆冰或积雪时，树木承受不住所受重量时，就会倒向输电线路，给线路运行造成严重的事故，容易造成大面积倒塔(杆)断线。
3.搞好线路通道的清理
通道内树木是影响电力部门安全供电的一个重要因素，加强通道清理以及通道两侧高大树木的清除工作，可有效防止覆冰的天气大树倾倒在导线及杆塔上时对高压输电线路的危害。这时就要求线路运行部门及时的发现线路下面的树木生长情况，若发现超高树，应采取砍伐等措施，保证输电线路的安全运行，消除潜在的隐患。
4.加强日常维护管理
线路工区在输电线路认真细致地搞好日常维护工作。线路巡线员在巡视高压输电线路时仔细观察电力线路可能存在的问题：如拉线位置，钢线卡螺栓的松紧，拉线的检查，导线绝缘子的完好，线路通道内树木的生长高度等，这样也可以及时地发现问题，对所发现的问题进行及时的处理，避免倒塔、倒杆及断线事故的发生。
根据以上讨论，高压输电线路在山区防止覆冰导致杆塔倾覆问题的发生，应从设计上就着重考虑，加强杆塔的设计强度，注意线路路径的选取，适当减小档距，减小耐张段的长度，这样就从根本上加强了线路的结构强度，就像给人打了疫苗，增加了对疾病的抵抗力一样；另一方面，加强对输电线路的巡视，对可能出现问题的地段，及时发现，以便在发生倒塔事故以前，采取措施，保证电力线路的安全运行，促进国民经济的健康发展。
那么如何切实落实融冰措施，保证继电保护的正确性至关重要。目前，35 kV 短线路(10 km左右)较为普遍，为了解决这类短线路末端三相短路电流大、设备难以承受和线路温升较快不易掌握的难题，根据现场实际，提出了采用线路每相阻抗串联后两相分别于不同点接地，以大地作为通路，以形成两相接地短路，为线路提供融冰电流的方案。同时输电线路覆冰在线监测系统主要采用准确的监测分析方法和实用的数学模型,对输电线路覆冰状态也能进行实时监测,能够对在恶劣大气环境中运行的高压输电线路及变电站绝缘子的覆冰(雪)情况进行在线监测。有效地掌握覆冰动态，以便采取相应的措施。
六、防止覆冰的整体具体措施如下：
1.进行局部改线，将线路迁移，避开重冰区，这是比较彻底的防病害措施。如果不能改线，可对线路本身进行加固改造，如将较大档距的电杆改为铁塔或者增加电杆减少档距等。
2.对于档距较大的杆塔，由于垂直荷载较大，可将悬垂线夹改用双线夹并加大金具安全系数。悬垂绝缘子串改用双串或V形串，以防止绝缘子串由于脱冰导线跳跃使绝缘子串翻转到横担上方。
3.缩短耐张段长度，限制故障扩大，减少停电修复时间。将山口、风口地段的直线杆塔改为耐张杆塔，以加强杆塔强度。
4.加大导线的线间距离及导线与架空地线的水平位移，防止脱冰导线间或导线和架空地线之间发生闪络故障。
5.对交叉跨越处，加高杆塔，以免导线覆冰驰度加大，减少与被交叉跨越的距离，发生闪络放电。
6.将导线改为水平排列，避免覆冰脱落导线舞动时，引起线间短路。
7.选择路径时，避开冷热交汇地带。
8.采用电流融冰法，即加大负荷电流人为短路的方法加热导线除冰，或采用木棒敲打、木制套圈、滑车式除冰机等机械方法除冰。
9.加大导地线以及导线间的距离，采用水平排列，防止闪络
10.采用防覆冰导线，沿导线一定间隔装塑料环
11.采用新型涂料防覆冰
七、结论：
输电线路覆冰已经成为一种影响线路的重要因素，本文结合覆冰的形成原因和过程、覆冰的分类、影响覆冰的因素，并详细阐述了我国目前通常采用的防冰、除冰措施,并对几种非常常用的措施进行了详细分析和简单概述。以上资料为架空输电线路的防冰、除冰,安全运行提供了一定的借鉴，力争在输电线路覆冰这一方面做到安全可靠，经济合理。
参考文献：
1《送配电线路运行与维修》兰成杰 2004 中国水利水电出版社
2 江西科技信息网高压输电线路如何防止覆冰灾害 2008
3中国变压器网简析电网线路覆冰的解决办法 2010
4 专业文献/行业资料输电线路覆冰在线监测系统 2011
5 电工园地栏目浅谈输电线路的防冰
6 江西科技信息网短线路融冰方法及分析 2008
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