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1、供电架空导线覆冰危害及防治陈清强2008年1月至2月,我国南方大范围遭遇了严重的冰雪、冻雨灾害天气,这次天气过程属于极端异常天气。国家气象局认为:“这次气象灾害具有范围广、强度大、持续时间长、灾害影响重的特点,很多地区为50年一遇,部分地区为100年一遇,属历史罕见”。冰冻灾害对南方电网的安全运行造成了极大的危害,贵州、广西、广东、云南、湖南等电网都先后出现了大面积冰灾事故,设施遭受严重破坏。仅以湖南省为例：500kv线路停运14条，220kv线路停运56条，110kv线路停运139条。全省最大可供电力负荷仅为475万千瓦，其中湖南郴州成为电力孤岛，全城停水停电达12天。给工农
2、业生产带来严重损失、人民生活造成严重困难。1、导线覆冰的形成冰灾事故主要由导线覆冰造成。架空导线的覆冰是在初冬和初春时节，降雪或雨雪交加的天气，在导线及避雷线、绝缘子串等处附着水滴。当气温下降时，这些水滴便凝结成冰，即覆冰。在湿雪继续落在已有的导线冰层上，使得冰层越结越厚。这是一层结实而又紧密的透明或半透明的冰层，最厚可达10mm以上。覆冰的断面形状与风向有关：当风向与线路平行时，覆冰的断面呈椭圆形；当风向与线路垂直时,覆冰的断面呈伞形；无风时，覆冰则是均匀的覆盖在导线上。有研究表明，导线覆冰的必要气象条件是:1)具有足可冻结的气温,即0℃以下。2)具有较高的湿度,即空气相对湿
3、度一般在80%以上。3)具有可使空气中水滴运动之风速,即大于1m/s的风速。2、导线覆冰的危害覆冰对架空输电线路的危害有过荷载、覆冰舞动和脱冰跳跃、绝缘子冰闪,会造成杆塔变形、倒塔、导线断股、金具和绝缘子损坏、绝缘子闪络等事故。过荷载。当导线、杆塔覆冰时,冰的重量会增加所有支持结构和金具的垂直负载,导致导线的弧垂变大,使导线间或者导地线之间的绝缘距离减小,当风吹动导线时由于绝缘距离不够而发生短路,另外,由于覆冰过重,覆冰会增大导线张力,从而增大杆塔基及基础的力矩,增大转角塔的扭矩,造成杆塔扭转、弯曲、基础下沉、倾斜,甚至在拉线点以下发生折断。覆冰也会使导线受风面积增大,此时杆塔
4、所受的水平荷载也随之增加,线路因此可能遭受到严重的横向倒杆事故。因为输电线路相邻各档之间、高度不同,使导线在覆冰时引起纵向静力不平衡,产生纵向荷载。当覆冰不均匀、自行脱落或被击落时,导线的悬挂点会产生很大的纵向冲击荷载,可能造成导线或地线从接管内抽出,或者外层铝股断裂。如果导线拉线断或脱落,则最终的不平衡冲击荷载和两相临档之间的残余荷载就会大大增加,发生顺线倒杆事故。导线覆冰舞动、脱冰跳跃事故。输电线路不仅承受其自重、覆冰等静荷载,而且还要承受风产生的动荷载。在一定条件下,覆冰导线受稳态横向风的作用,可能引起大幅低频振动,即舞动。此外,导线脱冰跳跃也会使导线发生舞动。导线舞动是
5、威胁输电线路安全运行的重要因素。绝缘子串覆冰过多导致的冰闪事故。绝缘子串覆冰过厚会减小爬距使冰闪电压降低。绝缘子覆冰过厚可完全形成冰柱,绝缘子串爬距大大减小,且融冰时冰柱表面形成贯通型水膜,耐压水平降低导致沿冰柱贯通性闪络。3、导线覆冰的监测 目前国内外对覆冰理论、冰闪机理和覆冰监测方面做了大量的理论研究工作。覆冰监测、预警研究,主要是针对有代表性的输电线路覆冰,安装覆冰在线监测系统,建立一个统一的覆冰在线监测平台,作为覆冰线路在线监测的基础。覆冰监测系统的主要原理为:监测系统通过在线测量风速、风向、垂直挡距内导线重量(含导线自重、冰重、风荷载)、绝缘子倾斜角,根据风荷载数学模
6、型确定风阻系数,建立覆冰载荷计算模型;利用绝缘子倾斜角测量导线自重及杆塔三维受力状态，建立杆塔不均衡张力和风偏距离数学模型;在杆塔上安装气象、视频、振动、电流传感器等装置，直接获取数据；采用移动通信网络进行实时视频图像/数据传输;根据设计条件,通过专家库和对各种理论模型的计算,实现对导线等值覆冰厚度、杆塔不均衡张力、风偏距离、气象条件、导线振动频率、绝缘子泄漏电流、现场图像等过程监测，并提供灾害预警，为预防电网因覆冰倒塔等事故的发生提供可靠的依据。4、除冰技术大体划分为四类:热力除冰法;机械除冰法；自然被动法;其它防冰法。热力除冰法是目前使用最多的方法。热力除冰法:利用附加热源
7、或导线自身发热,使冰雪在导线上无法积覆,或是使已经积覆的冰雪融化。利用附加热源主要就是短路电流法。用较低电压提供较大短路电流加热导线使导线的覆冰融化，一般使用附加的移动或固定电源设备，在需要融冰导线段人工设置短路使导线产生大电流，发热融冰。利用导线自身发热一是带负荷融冰法，当输电线路为分裂导线时，采用改变其分裂导线的运行方式，减小其导电截面积从而增大目标线路上的负荷电流，因为焦耳效应使导线自身的温度达到冰点以上。一是应用低居里铁磁材料,这种材料在温度<0°C时,磁滞损耗大,发热可阻止积覆冰雪
