线路覆冰的成因、危害、防范措施

线路覆冰的成因、危害、防范措施

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1、由覆冰、舞动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,

2、过冷却水滴与导线接触,过冷却水滴立即冻结在导线表面。覆冰按形成条件及性质可分为A、B、C、D、E五种类型。A型称雨凇覆冰,是在冻雨期发生于低海拔地区的覆冰,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,雨凇覆冰是混合凇覆冰的初级阶段,由于冻雨持续期一般较短,因此,导线覆冰为纯粹的雨凇覆冰的情况相对较少。B型称混合凇,当温度在冰点以下,风比较猛时,则形成混合凇。在混合凇覆冰条件下,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,便形成混合凇。

3、混合凇是一个复合覆冰过程,密度较高,生长速度快,对导线危害特别严重。C型称软雾凇,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,逐渐围绕导线均匀分布,在此情况下,这种冰对导线一般不构成威胁。D型和E型分别为白霜、雪,白霜是空气中湿气与0℃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,即使是轻轻地振动,也可以使白霜脱离所粘结导线的表面,与其他类型覆冰相比,白霜基本不对导线构

4、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,因此平原地区或低地势无风地区,导线覆雪现象较山区常见。导线覆冰的基本物理过程是严冬或初春季节,当气温下降至-5~0℃,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凇,这时如果气温再升高,雨凇则开始融化,如天气继续转晴,则覆冰过程就停止;这时如果天气骤然变冷,出现雨雪天气,冻雨和雪则在粘结强度较高的雨凇面上迅速增长,形成较厚的冰层;如温度

5、继续下降至-15~-8℃,原有冰层外则积覆雾凇。在这样一个过程中,出现多次晴~冷变化天气,短暂的融化加强了冰的密度,如此往复发展将形成雾凇和雨凇交替重叠的混合冻结物,即混合凇。2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滴不断地输向线路,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

6、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。3输电线路覆冰危害的特点3.1线路覆冰

7、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)两侧的张力不平衡造成的。在一些地形起伏较大的地区,两相邻的杆(塔)在高度和距离上存在很大的差距,在还未覆冰时两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)两侧的不平衡张力加剧,当张力不断加大,直至到达杆(塔)、导线所能承受的极限时,就出现了导线断落或杆(塔)倒塌的现象。因此,在灾后恢复和未来的设计改造中,应尽量避免大高度差、大距离和大转角。二是线路上有大密度的雨凇覆冰时,因为雨凇覆冰是“湿”度增长过程,其粘附能力强,不易掉落。在风的

8、激励下,导线会产生大振幅、低频率的自激振动。当舞动的时间过长时,会使导线、绝缘子、金具、杆(塔)受不平衡冲击疲劳损伤。3.2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。在融冰过程中冰体表面或冰晶体表面的

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