低温雨雪天气下

输电线路面临巨大挑战

一旦发生覆冰灾害

轻者线路闪络

重者杆塔倒塌

如何让输电线路安全穿越重覆冰区呢？

让中国能建中电工程的电网工程师来告诉您

输电线路重覆冰，到底是什么神秘模样？

设计覆冰厚度大于10毫米

小于或等于20毫米的地区为中冰区

设计覆冰厚度为20毫米及以上的地区为重冰区

而重覆冰区一般包含中冰区和重冰区

雪景虽美，但作为电力人

我们更担心电网的安危

01、假如覆冰有段位，该如何划分？

青铜—霜凇

当气温处于冰点以下且湿度较高时，空气中的水分与低温物体接触，粘着在其表面即形成白霜。这种覆冰与输电线的粘连强度不高，低幅度的振动就可使其脱离线路表面，一般来说白霜不会对输电线路的安全构成威胁。

白银—雾凇

在高海拔山区气温极低的条件下，环境湿度较大，如果风力不强则会形成此种覆冰。其特征恰好与雨凇相反，呈现低密度、弱附着力、低透光性等特点，对输电线路威胁不大。

黄金—雪凇

当空气湿度较低时，雪花不易与输电线表面粘着，但如果空气湿度较高，雪花飘落过程中聚结了未形成晶体的水分，就很容易附着在输电线表面，层层包裹形成积雪。此种覆冰受风力强度影响较大，强风易把积覆的雪吹散。常发生严重覆雪的地方，往往是海拔不高风强较低的区域。

大师—雨凇

当气温在零度以下且风力较强时，在海拔相对较低的区域，覆冰常常呈现高密度、强附着力、高透光性等特点，随着时间的推移此种覆冰会向另一种覆冰类型（混合凇）发展，所以输电线覆冰为单一雨凇的情况较为罕见。但可形成冰柱，结构紧密，附着力强，对输电线危害极大。

王者—混合凇（又称硬雾凇）

当气温在冰点以下，湿度较高风力较强时，则会形成这种表征状态复杂的覆冰。混合凇的形成是一个复杂的结冰过程，密度较高，生长速度快，附着力很强，对输电线路的安全构成了严重威胁。

02、为什么线路的覆冰上都藏着不同的世界？

气象因素

线路覆冰是一种自然现象，在这一过程中，气象起着决定性的作用，在同一地区空气温度、风速风向、空气中或云中过冷却水滴直径、水汽含量等不同微气象参数，并结合不同的导线温度，会产生不同类型的覆冰。

地形因素

覆冰与山脉走向、坡向和分水岭等因素也有明显关系，在山区电力线受地形及地理的影响更为严重。在受风条件比较好的突出地形，如山顶、垭口、风道和迎风坡以及空气水份较充足的江河、湖泊、水库和云雾环绕的山腰、山顶等处都是极易结冰的地点，而且其覆冰程度也比较严重。

导线特性

导线直径、通过的电流及产生的电场，分别对线路覆冰程度有不同影响。

导线直径越大，碰撞系数越低，且覆冰增长随覆冰后导线直径的逐渐增大而减缓，覆冰增长和环境参数密切相关。在一定环境下，当导线直径大于临界覆冰直径时，碰撞率基较低或趋近于零，临界覆冰直径是风速和过冷却水滴直径的函数。

电场能使导线周围水汽产生极化效应，产生的吸引力使更多的水滴趋向导线，从而覆冰量增多。

而电流影响导线表面温度，当电流较小时，导线产生的焦耳热不能使其表面温度维持在0℃以上，加之电场的作用导致覆冰量增加。

线路走向及悬挂高度的影响

冬春季节我国天气多为北风或西北风，若线路为南北走向，与风向平行，则风的作用下，水汽靠近导线很少，则基本无覆冰；线路为东西走向与风向基本呈90度角，水汽在风的作用下到达导线较多，导致严重覆冰。此外，导线悬挂越高，风速越大、液态水含量越高，单位时间内向导线输送的水汽就越多，覆冰也就越严重。

03、是冬天的一抹美景，也是输电线路的安全隐患！

被冰雪覆盖的线路，本该是冬天的一抹美景，然而理想很丰满，现实很骨感。严重的覆冰会导致导地线机械和电气性能急剧下降，进而导致覆冰事故的发生。

线路过载事故

导地线覆冰会增加支持结构和金具的垂直荷载；输电线路水平荷载也会随着导线迎风面覆冰厚度的增加而增加。严重覆冰会造成导线、地线断裂，杆塔倒塌，金具损坏。地线因无电流通过，温度低于导线，其覆冰厚度可能大于导线，而使其弧垂增大，缩小了与导线的距离，容易发生闪络。

覆冰舞动损坏电力设备

不均匀覆冰导线在风激励下产生自激振动，轻者会发生闪络、跳闸，重者发生金具及绝缘子损坏，导线断股、断线，杆塔螺栓松动、脱落，甚至倒塔，导致重大电网事故。

频繁冰闪事故

绝缘子在严重覆冰的情况下，伞裙被冰凌桥接，绝缘强度降低，泄漏距离缩短。在融冰过程中，冰层表面水膜具有较高的电导率，增大了泄漏电流；同时，冰凌间隙引起绝缘子串电压分布及单片绝缘子表面电压分布的畸变，降低了覆冰绝缘子串的闪络电压。

04、线塔“怕冷”不要慌，破冰连招看这里

Q技能—避

依照“避重就轻”原则，合理避让覆冰重灾区及易舞动地区，设计阶段在保证安全的前提下，通过技术经济比较确定路径方案，避开垭口、高山分水岭、重水汽区域、地形抬升型地势等微地形、微气象点。路径走向同时应尽可能减小与冬季主导风向的夹角，以减小舞动发生的概率。

W技能—抗

提高设计标准进行不同区域和电压等级的差异化设计，增强线路抗冰能力。如减小档距，以降低铁塔的荷载；采用加强型塔型设计，增强杆塔的防冰害水平；增大绝缘子盘径，采用“V”型或者倒“V”型配置悬垂绝缘子，减少冰闪几率。

输电线路抗舞特性可通过适当提高线路的机械及电气强度加以提升，例如采用高强度金具绝缘子、加强铁塔设计强度，采用防松螺帽、双螺帽、合理确定线间距离、缩短耐张段等。

E技能—防

采用阻雪环阻止滞雪在导线绞合方向转动，使雪仅在水平方向堆积，当堆积一定厚度时，在风或其他自然力的作用下由导线上自动脱落，可防湿雪。利用憎水性涂料，降低冰雪与导线及绝缘子表面之间的附着力，使冰雪在自然风吹动下自然掉落。

抑制舞动的措施主要分为两类：一类是改变导线的气动力来抑制舞动；第二类是改变导线系统的结构。主要防舞装置有相间间隔棒、线夹回转式间隔棒、双摆防舞器等。

R技能—融

在线路上通过高于正常电流密度的传输电流以使导线或地线温度升高进行融冰。常见的几种热力除冰法有交直流融冰、基于移相器的带负荷融冰、高频激励融冰。对于发生在大范围的输电线路重覆冰问题，采用的直流融冰方法是最有效的。

编辑：徐亚男

校审：陈奇 段贵恒

来源：中电工程江苏院

发布：中电工程新闻中心