架空输电线路覆冰类型、冰害类型及影响因素

1.5.3地形及地理条件的影响

（1）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。东西走向的北坡，冬季受寒冷气流袭击，气候寒冷，输电线路覆冰较为严重；

（2）分水岭、风口处线路覆冰较其它地形严重。

（3）江湖水体对线路覆冰影响也很明显。水汽充足时，线路覆冰严重；附近无水源时，线路覆冰较轻。

1.5.4线路走向及悬挂高度对覆冰的影响

（1）线路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背风或西北风，线路为南北走向时，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地线上的水滴及雾粒较东西走向的导地线少的多。导线为东西走向时，风于导地线约成90°的夹角，从而使导线覆冰最为严重。导线覆冰与风向成正弦关系。东西走向的导地线不仅覆冰严重，而且在覆冰后，由于不均匀覆冰的影响，覆冰又可能会诱发舞动事件。

（2）导地线悬挂高度对覆冰的影响

导线悬挂高度越高，覆冰越严重，因为空气中液态水含量随高度的增加而升高。风速越大、液态水含量越高，单位时间内向导线输送的水滴就越多，覆冰也越严重。因此，覆冰随导地线悬挂高度的升高而增加。

1.5.5导线直径与覆冰厚度和冰重的关系

在常见的小于或等于8m/s的风速下，对于直径小于或等于4cm的导地线，相对较粗的导线的单位长度覆冰量比相对较细的导线重，对于直径大于4cm的较大导线，单位长度导线覆冰重量比较细的导线轻；在大于8m/s的较大风速时，对于任何直径的导线，导线越粗覆冰越重，但覆冰厚度是随导线直径的增加而减小的。

2.冰害类型及机理

2.1

过荷载

过荷载是指导线覆冰会增加所有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。

当覆冰积累到一定体积和重量之后，输电导线的重量倍增，弧垂增大，导线对地间距减小，从而有可能发生闪络事故。弧垂增大的同时，在风的作用下，两根导线或导线与地之间可能相碰，会造成短路跳闸，烧伤甚至烧断导线的事故。如果覆冰的重量进一步增大，则可能超过导线、金具、绝缘子及杆塔的机械强度，使导线从压接管内抽出，或外层铝股全断、钢芯抽出；当导线覆冰超过杆塔的额定荷载一定限度时，可能导致杆塔基础下沉、倾斜或爆裂，杆塔折断甚至倒塌。

2.2

冰闪

冰闪是污闪的一种特殊形式，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。由于晶释效应的作用，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。闪络过程中持续电弧烧伤绝缘子，引起绝缘子绝缘强度下降。

2.3

覆冰舞动

舞动是不均匀覆冰导线在风的作用下产生的一种低频率(约0.1～3Hz)、大振幅(可达10m以上)的自激振动，在振动表现形态上表现为在一个档距内只有一个或少数几个半波。舞动产生的危害是多方面的，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。

形成舞动的因素非常复杂，通常认为，形成舞动主要取决于三方面的因素，即导线覆冰，风激励，线路结构与参数三个因素。

（1）覆冰

导线未覆冰而发生舞动的情况较为罕见，通常情况下舞动均是在导线覆冰情况下发生的，经典舞动理论认为导线覆冰是输电线路发生舞动的必要条件之一。覆冰多发生在风作用下的雨凇、霜淞及湿雪堆积于导线的气候条件下。雨凇地带的导线易发生舞动,不同的覆冰形式对于舞动有不同的影响。

（2）风的激励

风激励是导线舞动的直接原因，一段线路舞动的大小与状态，主要决定于风向对导线轴线的夹角。当夹角为90°时，对舞动的影响最大，反之，当夹角为零，即风向平行于导线轴线时，引起舞动的可能性最小；另一方面，导线舞动多产生于平原开阔地带；同时不同的风速会决定不同的覆冰形式，进而影响空气动力状态。而且风的方向与线路走向的夹角不同也会产生不同的运动状态。根据目前的统计资料，在我国范围内，发生舞动的风速集中在5m/s～10m/s之间，约占所有舞动情况中的50%，而在30m/s以上的风速下几乎没有舞动记录。

（3）线路参数

线路参数是舞动发生的内在因素。大截面、多分裂导线扭转刚度大，容易产生偏心覆冰，因此大截面导线比常规截面的导线容易产生舞动；分裂导线比单导线容易产生舞动。导线表面越粗糙，越易结冰，导线覆冰就越严重，发生舞动的可能性就越大。导线张力越大，弧垂就越小，发生舞动和相间碰线的可能性就越小，但张力过大，可能会导致导线微风振动增强。档距越大，导线吸收的能量就越大，舞动的幅度就越大，应在易舞区尽量减小档距。

2.4

脱冰跳跃

覆冰导线在气温升高，或自然风力作用，或人为振动敲击之下会产生不均匀脱冰或不同期脱冰。随着导线覆冰厚度增加，导线拉力明显增大，导线弧垂明显增加，当大段或整档脱冰时，由于导线弹性储能迅速转变为导线的动能和位能，引起导线向上跳跃，减小导线对地线的距离，引起导线对地线放电，造成线路跳闸。

3.防冰害重要性与意义

随着全球气候的变化，极端天气频发，架空输电线路覆冰造成的危害越来越严重，常会引起过荷载、冰闪、舞动、脱冰跳跃等现象，导致线路跳闸、断线、倒塔和通信中断等事故，覆冰已成为威胁电网安全运行的重要因素。

冰灾给世界各国电网造成巨大损失，俄罗斯、加拿大、美国、日本、英国、芬兰、冰岛和我国都曾因输电线路覆冰引发安全事故，给电网带来巨大的经济损失。我国是世界上输电线路覆冰灾害最严重的国家之一，多年来线路冰灾事故发生的概率居世界前列。最近30年来，大面积冰灾事故在我国各地时有发生，尤其是2008年1月发生的大面积雨雪冰冻天气，给我国电网造成了大范围的破坏，国家电网公司220kV及以上输电线路倒塔1300多基，220kV及以上变电设备损坏100多台套，直接财产损失100多亿元。同时，造成湖南郴州、衡阳等城市大面积停电，京广铁路部分停运，给人民生产生活带来巨大的影响。

冰雪灾害已成为全世界许多国家电网面临的共同问题，开展架空输电线路的防冰害工作，提高电网抵御冰雪灾害的能力，保证电网在冬季覆冰期的安全稳定运行，有着非常重要的意义。

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