线路覆冰的成因、危害、防范办法

由覆冰、舞动弓I发的输电线路倒杆（塔'断线及跳闸事故，严重要挟到电网的安全稳 定运行及供电靠得住性1覆冰形成原因和进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、环流和风等因素 决定的综合物理现象云中或雾中的水滴在o°c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一路影响，2021年初贵州大面 积的蒙受了覆冰危害导线表面发生覆冰现象必需知足以下几个条件:大气中必需有足够的 过冷却水滴，过冷却水滴与导线接触，过冷却水滴当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型称雨淞覆冰，是在冻雨期发生于低海拔地域的覆冰，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，雨淞覆冰是混合 淞覆冰的低级阶段，由于冻雨持续期一般较短，因此，导线覆冰为纯粹的雨淞覆冰的情况相 对较少B型称混合淞，当温度在冰点以下，风比较猛时，则形成混合淞在混合淞覆冰条件下， 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，便形成混合淞混合淞是一个复合覆冰进程，密度较高，生长速度快，对导线危害特 别严重C型称软雾淞，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，逐渐围绕导线均匀散布，在此情况下，这种冰对导线一般不 组成要挟D型和E型别离为白霜、雪，白霜是空气中湿气与01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，即即是轻轻地振动，也可使白霜离开 所粘结导线的表面，与其他类型覆冰相较，白霜大体不对导线组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 出现积雪现象当有强风时，雪片易被风吹落，导线覆雪不可能发生，故导线覆雪受风速制 约，因此平原地域或低地势无风地域，导线覆雪现象较山区常见导线覆冰的大体物理进程是严冬或早春天节当气温下降至-5 ~01,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淞，这时若是气温再升高，雨淞则开始融化， 如天气继续转晴，则覆冰进程就停止；这时若是天气骤然变冷，出现雨雪天气，冻雨和雪则 在粘结强度较高的雨淞面上迅速增加，形成较厚的冰层；如温度继续下降至15~-8°C，原 有冰层外则积覆雾淞。

在这样一个进程中，出现多次晴~冷转变天气，短暂的融化增强了冰 的密度，如此往复发展将形成雾淞和雨淞交替重叠的混合冻结物，即混合淞2影响覆冰的因素当具有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慢慢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慢慢增大，最终导线上形成圆形或 椭圆形的覆冰除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 的覆冰力学一般来讲，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，尽可能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）双侧的张力不平衡造成的。

在一些地形起伏较大的地域，两相邻的杆（塔）在高度和距离上存在很大的差距，在还未覆 冰时双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）双侧的不平 衡张力加重，当张力不断加大，直至抵达杆（塔）导线所能经受的极限时，就出现了导线 断落或杆（塔）倒塌的现象因此，在灾后恢复和未来设计改造中，应尽可能避免大高度 差、大距离和大转角二是线路上有大密度的雨淞覆冰时，因为雨淞覆冰是"湿"度增加进 程，其粘附能力强，不易掉落在风的鼓励下，导线会产生大振幅、低频率的自激振动当 舞动的时间太长时，会使导线、绝缘子、金具、杆（塔）受不平衡冲击疲劳损伤覆冰绝缘子串的闪络特性绝缘子的冰闪是冰害的另一种，当绝缘子发生覆冰现象后，在特定温度下使绝缘子表面 覆冰或被冰凌桥接后，绝缘强度下降，泄漏距离缩短在融冰进程中冰体表面或冰晶体表面 的水膜会很快溶解污秽物中的电解质，并提高融冰水或冰面水膜的导电率，引发绝缘子串电 压散布的畸变（而且还会引发单片绝缘子表面电压散布的畸变），从而降低覆冰绝缘子串的 闪络电压大气中的污秽微粒直接沉降在绝缘子表面或作为凝聚核包括在雾中，将会使绝缘 子覆冰融化时，冰水电导率进一步增加。

另外有关实验数据表明，覆冰越重、电压散布畸变 越大，绝缘子串两头，特别是高压引线端绝缘子经受电压百分数越高，最终造成冰闪事故实际上，纯冰的电阻很高，完全可以知足电力系统安全运行的要求，只有当冰中混杂有 导电杂质后，覆冰绝缘子的闪络电压才会降低这不仅因为冰闪是由于冰中含有污秽等导电 杂质造成的，而且从污秽绝缘子和覆冰绝缘子的耐受电压和闪络机理也可发现其相似性图 1为覆冰绝缘子交流耐受电压和污秽绝缘子交流耐受电压的比较图1覆冰绝缘子与污秽绝缘子交流耐受电压的比较从图1中曲线可知，除二者耐受电压的数值有不同外，覆冰绝缘子与污秽绝缘子的耐受 电压随等值附盐密度的转变趋势大体一致4冰害的防治办法冰害对输电线路的安全稳定运行产生很大的影响，因此必需采取有效的办法，防治冰害 事故的发生一般而言，避免输电线路冰害事故的最重要方式，是在设计阶段采取有效办法，尽可能 避开不利的地形，即尽可能避开最严重的覆冰地段或"避重就轻"线路宜沿起伏不大的地 形走线，尽可能避免横跨垭口、风道和通过湖泊、水库等容易覆冰的地带，翻越山岭时应避 免大档距、大高差，沿山岭通过时，宜沿覆冰季节背风向阳而走线，应避免转角点架设在开 阔的山脊上，且转角角度不宜过大等，达到减少覆冰概率和减轻覆冰程度的目的。

通过重冰区的输电线路应严格按《重冰区架空输电线路设计规定》进行设计对于档距较大的重覆冰地段，采取增加杆塔、缩小档距的办法，以增加导线的过载能力， 减轻杆塔荷载，减小不均匀脱冰时导线、地线相碰撞的机缘对重覆冰区新建线路应尽可能 避免大档距，使重覆冰区线路档距较为均匀增加输电线路的覆冰承载能力，还可以在不改变原有杆（塔）位置的情况下，将钢芯铝 绞线改换为新型的钢芯铝合金导线，以LGJ-400型导线为例，可将其换为新型 HL4GJQ-400,这样既保证了线路的输电能力，又知足覆冰过载时导线的安全运行杆（塔） 的承载没有增大，反而减小HL4GJQ-400钢芯铝合金导线比LGJ-400钢芯铝绞线抗拉强 度增大倍、重量降彳低％在同样地理、气象条件下，新选择的导线、避雷线组合比原设计的 导线、避雷线组合的抗覆冰性能大大改善当线路走向、杆;塔）位不变的条件下导线由LGJ-400钢芯铝绞线改换成HL4GJQ-400 钢芯铝合金导线后，最大利用张力由降至57196N，每米导线覆冰时的垂直荷重由降为，避 雷线规格不变，每米避雷线覆冰时垂直荷重不变，但最大利用张力由原来的降为，从垂直荷 载和水平张力的数据显示，杆（塔）的荷载有了明显的降低，杆（塔）的安全储蓄取得明显 提高。

导线的最大利用应力相同，HL4GJQ-400的比载较LGJ-400的小，故对地距离、交 叉跨越距离有所改善导线的安全系数由（按新手册实为）提高到，避雷线的安全系数由（按 新手册实为）提高到倍，导线、避雷线的安全系数均提高倍，覆冰的过载能力取得了较大提 高，按50mm冰区校验已能知足规程要求绝缘子串的防冰由于绝缘子串结构、形状复杂，在自然环境条件下的风向、风速及湿沉降水种类等的作 用下，绝缘子的覆冰形状千姿百态，因此要避免运行线路的绝缘子串覆冰有较大的难度按 照前面的论述及分析，运行中的覆冰绝缘子串发生闪络的主要进程是，被冰凌桥接的绝缘子 串处于融冰状态时，电导率高的融冰水形成水帘，致使绝缘子串裙边之间形成闪络通道，从 而发生绝缘子串闪络因此，阻断绝缘子串裙边融冰水形成水帘，是避免绝缘子串发生冰闪 的一种有效方式而绝缘子串水平悬挂、V型串、斜向悬挂等，则可起到避免融冰水形成垂 直水帘的作用4.2.1悬式绝缘子串增加大盘径伞裙阻隔法•大盘径绝缘子隔间：在直线悬式瓷绝缘子串的上部、中部、下部各改换一片大盘径绝缘 子，阻断了整串绝缘子冰凌的桥接通路•特制合成绝缘子：向合成绝缘子生产厂家定做上、中、下各有一片特大伞裙的合成绝缘 子，将原运行的合成绝缘子替换下来。

•合成绝缘子加大盘径绝缘子：在原来运行的合成绝缘子上方加一片大盘径瓷绝缘子•粘贴大伞裙或绝缘板：加特制伞裙或绝缘板（草帽型），通过将原有普通合成绝缘子采 用粘贴或热塑等方式，将特制大伞裙固定为一体或采用加草帽型绝缘板悬垂绝缘子串斜挂法绝缘子串水平悬挂或V型悬挂和倒V型悬挂，都可提高覆冰绝缘子串的冰闪电压，而 对于直线杆塔来讲悬垂绝缘子串，改水平悬挂或V型悬挂是有较大的困难，而改成倒V型 悬挂工作量也很大，而"架空送电线路运行规程"中规定，直线杆塔的绝缘子串顺线路方向 的偏斜角不得大于这是从直线杆塔双侧的导线档距内的受力平衡来考虑的若是考虑了 双侧的平衡，成心识地将顺线路方向的绝缘子串偏斜角加大，这样也可以改善覆冰绝缘子的 冰闪电压多次发生舞动的线路区段加装防舞动装置，双串绝缘子间增大挂点间距或加装距离装 置重覆冰区线路不宜采用玻璃绝缘子串以减少或避免因玻璃绝缘子覆冰后长时间的局部 电弧使其烧伤或引发炸裂等情况除采取以上办法外，还要增强地形、气象区的资料搜集，成立专门为解决输电线路覆冰 问题的观测站，细化对冰区的划分。