摘要：输电线路覆冰可引起导线舞动、杆塔倾斜倒塌、断线及绝缘子闪络等问题，要减轻导线覆冰带来的危害，在新建线路时，首先要充分掌握该地区的冰雪情况，并仔细研究输电走廊的微气候、微地形，尽量避开重冰区，无法避免时，应在重冰区采取抗冰设计。对重冰区超高压线路的设计、运行以及提高整个电力系统的安全可靠性具有重要的实际意义和指导作用。
关键词：输电线路；线路覆冰；冰灾事故；保护对策
1输电线路冰害事故产生的直接原因可分为四类
当线路实际覆冰超过设计抗冰厚度（即线路覆冰质量增加，覆冰后风压面积增加）而导致的过负载事故；不均匀覆冰或不同期脱冰引起的机械和电气方面的事故；绝缘子串覆冰过多或被冰凌桥接，引起绝缘子串电气性能降低；不均匀覆冰引起的导线舞动事故。综上，覆冰的随机性导致覆冰尺寸、密度和形式随机变化，这使输电线路结构系统的各种荷载会连续发生不规律的变化。对于线路结构负载的变化进行如下分析：
1.1 垂直荷载增加：冰的重量将增加所有支持结构和金具的垂直荷载。。
1.2 水平荷载增加：导线迎风面覆冰厚度增加时，输电线路水平荷载也将随之增加。
1.3 不均匀荷载的产生
覆冰区线路档距、塔高不相等时或连续相邻档距装配不一致时，导线覆冰则会造成线路荷载静态纵向不平衡。覆冰的脱落或除掉是极不均衡的，这将使导线固定点承受很大的冲击荷载。
1.4 微风振动
导线上凝聚白雪后，使其直径加大，同时仍保持截面的均衡。白雪覆层几乎没有改变导线的阻尼。因风力消耗随导线直径的增大而增加，故振动幅度比裸线时大。此外，较低的频率可能会降至防震器有效运行范围以下。导线上冻结的冰如果为非均匀截面，则这种覆冰形式从空气动力学分析看来，使导线处于一种不稳定状态。若风适当，将发生低频、高幅舞动，损坏杆塔和金具，有时导致线路跳闸。有时强风下的湿雪在导线迎风侧积累成三角小旗形状，有些研究人员认为这样会在水平方向上造成不稳定，使导线在水平面上舞动，发生导线互碰，致使线路跳闸。
2.输电线路覆冰影响因素
2.1气象因素
影响导线覆冰的气象因素主要有四种，即空气温度、风速风向、空气中或云中过冷却水滴直径、空气中液态水含量。这四种因素的不同组合确定了导线覆冰类型。
2.2季节因素
输电线路导线覆冰主要发生在前一年11月至次年3月之间，尤其在入冬和倒春寒时覆冰发生概率最高。1月和12月份几乎是所有重覆冰地区平均气温最低的月份，但相对湿度较小，线路覆冰相对于11月及2月、3月份较轻。因此，在11月份、2月底和3月初，由于湿度较高，虽然平均湿度相对1月和12月较高，但导线覆冰较1月份更为严重。
2.3地理条件因素
导线覆冰的轻重还取决于山脉走向、坡向与分水岭、台地、风口、江湖水体等因素。在山区导线覆冰受地形及地理的影响更为严重，通过大量实例说明：山脉走向与坡向对导线覆冰的影响。东西走向山脉的迎风坡在冬季覆冰较背风坡严重；分水岭、风口处线路覆冰较其他地形严重。
2.4江湖水体因素
江湖水体对导线覆冰影响也十分明显。水汽充足时，导线覆冰严重；附近无水源时，导线覆冰较轻。四川是典型的水系丰富地区，导线覆冰受水体的影响也十分明显。
2.5海拔高度因素
就一个条件相同的地区来说，一般海拔高程越愈高，愈易覆冰，覆冰也愈厚，且多为雾凇；海拔高程较低处，其冰厚虽较薄，但多为雨凇或混合冻结。每一个地区都有一个起始结冰的海拔高程，即凝结高度。我国导线覆冰受海拔高度的影响较为明显，表1给出南北向布置的导线覆冰厚度和直径与海拔高度的关系。由表1可知，鄂西恩施的观冰站观测到典型积冰径向尺寸为155mm，该观冰站海拔高度1820m，这是鄂西山区覆冰的普遍特点。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆三峡地区巫山县西北15km处海拔高度800～1100m的骡平大风口，半径1.5km范围内导线覆冰厚度超过35mm，海拔500m以下地区覆冰厚度不到25mm。
2.6林带因素
林带会削弱风速，使过冷却水滴输送率减小，从而减轻了导线覆冰。林带的防护效能与林木种类、密度、高度和面积有关。导线在林带近傍防护效能最为显著，林带对覆冰的防护效应可延伸到林带外林高的30倍处。
2.7线路走向因素
导线覆冰与线路走向有关，东西走向的导线覆冰普遍较南北走向的导线覆冰严重。冬季覆冰天气大多为北风或西北风，导线为南北走向时，风向与导线轴线基本平行，单位时间与单位面积内输送到导线上的水滴及雾粒较东西走向的导线少得多。导线为东西走向时，风与导线约成90°的夹角，从而使导线覆冰最为严重。导线覆冰与风向几乎成正弦关系。因此，在严重覆冰地段选择线路走廊时，应尽量避免导线呈东西走向。
2.8导线悬挂高度因素
导线悬挂越高，覆冰越严重，因为空气中液水含量随高度的增加而升高。风速越大、液水含量越高，单位时间内向导线输送的水滴越多，覆冰也越严重。因此，覆冰随导线悬挂高度的升高而增加。
3.输电线路防覆冰技术和方法
3.1热力防冰、除冰方法。
3.1.1热力防冰：在覆冰季节对可能覆冰的物体，利用附加热源或其自身热源加热的措施使其温度始终维持在冰点以上，从而达到防止物体不覆冰的目的。热力防冰方法目前只有铁磁材料防冰技术可应用于输电线路。其原理是利用具有低居里温度点的铁磁合金制作各种满足防冰要求的防冰器并安装在严重覆冰线段的防冰技术。目前工程中已采用的主要有低居里热敏防冰套筒和低居里磁热线，这两种器件均由两部分组成，即磁芯和覆层。
3.1.2热力除冰：目前，利用热力方法达到输电线路除冰目的的主要有3种措施，即阻性线、过电流和短路电流。阻性线除冰方法是在覆冰导线上缠绕发热电阻丝，并通过安装于导线上的互感器为电阻丝提高发热电源，使导线上的覆冰熔化或脱落。过电流和短路电流熔冰这两种技术是在线路导线或地线上通以高于正常电流密度的传输电流，获得焦耳热达到熔冰目的。但这两种方法需要改变设备电压，可能造成系统频率扰动、母线电压谐波不对称以及无覆冰线段导线过热。
3.2机械除冰方法
3.2.1“ad hoc”方法：其实是除冰方法的一类，分为多种形式，从利用起重机、绝缘作业工具车或采取带电直接作业方式，在冰可卸时采用手工除冰到冰很难卸脱时采用直升飞机或猎枪等，由线路操作者在现场处理，处理方法千变万化，故这种技术只是权宜之计，既不安全，又不十分有效，因此不推荐使用。
3.2.2强力振动法：通过外部振动器使覆冰输电线路的导线和拉线振动除冰技术，由于要求外加振动源并且振动会加速线缆疲劳，因而难以在实际工程中采用。
3.2.3滑轮铲刮法：是一种由地面操作人员拉动一可在线路上行走的滑轮达到铲刮导线上覆冰的方法。这种方法是目前唯一可行的输电线路除冰的机械方法。
3.3被动防冰方法
利用风、地球引力、随机散射和温度变化等自然条件脱冰的方法称为被动除冰方法。被动除冰方法虽不能保证可靠除冰，但无需附加能量。被动除冰防冰技术不能阻止冰的形成，但有助于限制冰灾。
4．结语
毋容质疑，覆冰常引起输电线路倒杆（塔）、断线和绝缘子闪络等重大事故，给电力系统的安全运行带来严重危害。我国是世界上输电线路严重覆冰的地区之一，因此，覆冰技术的研究和探讨无疑对提高我们日常输电线路的安全运行及解决高湿、高海拔地区输电线路覆冰问题都将是有积极意义的。
参考文献:
[1]胡毅. 电网大面积冰灾分析及对策探讨[J]. 高电压技术，2009
[2]赵芳良. 输电线路覆冰原因分析及对策研究[J]. 电力安全技术，2010，
[3]黄新波. 电力架空线路覆冰雪的国内外研究现状[J]. 电网技术，2009
论文作者:张远溪,张桓
论文发表刊物:《电力设备》2018年第2期
论文发表时间:2018/5/30
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