2 影響覆冰的因素

　　當(dāng)具備了形成覆冰的溫度和水汽條件后，風(fēng)對(duì)導(dǎo)線覆冰起著重要的作用。它可將大量的過(guò)冷卻水滴不斷地輸向線路，與導(dǎo)線碰撞而被截獲并逐步增大形成覆冰現(xiàn)象。據(jù)觀測(cè)，覆冰首先在導(dǎo)線迎風(fēng)面上成長(zhǎng)，當(dāng)迎風(fēng)面達(dá)到某一覆冰厚度時(shí)，導(dǎo)線因重力作用而產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)，從而出現(xiàn)了新的迎風(fēng)面。這樣，導(dǎo)線通過(guò)不斷扭轉(zhuǎn)而使覆冰逐步增大，最終導(dǎo)線上形成圓形或橢圓形的覆冰。除了風(fēng)速的大小對(duì)覆冰有影響外，風(fēng)向與導(dǎo)線平行時(shí)，或當(dāng)與導(dǎo)線之間的夾角小于45°或大于150°時(shí)，覆冰較輕；風(fēng)向與導(dǎo)線垂直或風(fēng)向與導(dǎo)線之間的夾角大于45°或小于150°時(shí)，覆冰比較嚴(yán)重。

　　除了風(fēng)速大小和風(fēng)向會(huì)影響覆冰外，線路走向和導(dǎo)線懸掛高度及導(dǎo)線直徑都會(huì)影響到導(dǎo)線的覆冰力學(xué)。一般來(lái)說(shuō)，我國(guó)東西走向的導(dǎo)線覆冰，普遍較南北走向的導(dǎo)線覆冰嚴(yán)重，因此在重冰區(qū)線路走線時(shí)，盡量避免呈東西走向。導(dǎo)線懸掛高度越高，覆冰越嚴(yán)重，因?yàn)榭諝庵幸核侩S高度的增加而升高，有利于覆冰的形成。另外，導(dǎo)線越粗覆冰也越嚴(yán)重。

　　3 輸電線路覆冰危害的特點(diǎn)

　　3.1 線路覆冰倒桿（塔）斷線的特點(diǎn)

　　線路覆冰倒桿（塔）斷線的特點(diǎn)：一是由于覆冰時(shí)桿（塔）兩側(cè)的張力不平衡造成的。在一些地形起伏較大的地區(qū)，兩相鄰的桿（塔）在高度和距離上存在很大的差距，在還未覆冰時(shí)兩側(cè)就形成了較大的不平衡張力，當(dāng)線路上出現(xiàn)大密度的覆冰時(shí)，桿（塔）兩側(cè)的不平衡張力加劇，當(dāng)張力不斷加大，直至到達(dá)桿（塔）、導(dǎo)線所能承受的極限時(shí)，就出現(xiàn)了導(dǎo)線斷落或桿（塔）倒塌的現(xiàn)象。因此，在災(zāi)后恢復(fù)和未來(lái)的設(shè)計(jì)改造中，應(yīng)盡量避免大高度差、大距離和大轉(zhuǎn)角。二是線路上有大密度的雨凇覆冰時(shí)，因?yàn)橛贲「脖恰皾瘛倍仍鲩L(zhǎng)過(guò)程，其粘附能力強(qiáng)，不易掉落。在風(fēng)的激勵(lì)下，導(dǎo)線會(huì)產(chǎn)生大振幅、低頻率的自激振動(dòng)。當(dāng)舞動(dòng)的時(shí)間過(guò)長(zhǎng)時(shí)，會(huì)使導(dǎo)線、絕緣子、金具、桿（塔）受不平衡沖擊疲勞損傷。

　　3.2 覆冰絕緣子串的閃絡(luò)特性

　　絕緣子的冰閃是冰害的另一種，當(dāng)絕緣子發(fā)生覆冰現(xiàn)象后，在特定溫度下使絕緣子表面覆冰或被冰凌橋接后，絕緣強(qiáng)度下降，泄漏距離縮短。在融冰過(guò)程中冰體表面或冰晶體表面的水膜會(huì)很快溶解污穢物中的電解質(zhì)，并提高融冰水或冰面水膜的導(dǎo)電率，引起絕緣子串電壓分布的畸變（而且還會(huì)引起單片絕緣子表面電壓分布的畸變），從而降低覆冰絕緣子串的閃絡(luò)電壓。大氣中的污穢微粒直接沉降在絕緣子表面或作為凝聚核包含在霧中，將會(huì)使絕緣子覆冰融化時(shí)，冰水電導(dǎo)率進(jìn)一步增加。另外有關(guān)試驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，覆冰越重、電壓分布畸變?cè)酱?，絕緣子串兩端，特別是高壓引線端絕緣子承受電壓百分?jǐn)?shù)越高，最終造成冰閃事故。

　　實(shí)際上，純冰的電阻很高，完全可以滿(mǎn)足電力系統(tǒng)安全運(yùn)行的要求，只有當(dāng)冰中混雜有導(dǎo)電雜質(zhì)后，覆冰絕緣子的閃絡(luò)電壓才會(huì)降低。這不僅因?yàn)楸W是由于冰中含有污穢等導(dǎo)電雜質(zhì)造成的，而且從污穢絕緣子和覆冰絕緣子的耐受電壓和閃絡(luò)機(jī)理也可發(fā)現(xiàn)其相似性。圖1為覆冰絕緣子交流耐受電壓和污穢絕緣子交流耐受電壓的比較。

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圖1 覆冰絕緣子與污穢絕緣子交流耐受電壓的比較

　　從圖1中曲線可知，除了兩者耐受電壓的數(shù)值有差異外，覆冰絕緣子與污穢絕緣子的耐受電壓隨等值附鹽密度的變化趨勢(shì)基本一致。

　　4 冰害的防治措施

　　冰害對(duì)輸電線路的安全穩(wěn)定運(yùn)行產(chǎn)生很大的影響，因此必須采取有效的措施，防治冰害事故的發(fā)生。

　　一般而言，防止輸電線路冰害事故的最重要方法，是在設(shè)計(jì)階段采取有效措施，盡量避開(kāi)不利的地形，即盡量避開(kāi)最嚴(yán)重的覆冰地段或“避重就輕”。線路宜沿起伏不大的地形走線，盡量避免橫跨埡口、風(fēng)道和通過(guò)湖泊、水庫(kù)等容易覆冰的地帶，翻越山嶺時(shí)應(yīng)避免大檔距、大高差，沿山嶺通過(guò)時(shí)，宜沿覆冰季節(jié)背風(fēng)向陽(yáng)而走線，應(yīng)避免轉(zhuǎn)角點(diǎn)架設(shè)在開(kāi)闊的山脊上，且轉(zhuǎn)角角度不宜過(guò)大等，達(dá)到減少覆冰概率和減輕覆冰程度的目的。

　　4.1 經(jīng)過(guò)重冰區(qū)的輸電線路應(yīng)嚴(yán)格按《重冰區(qū)架空輸電線路設(shè)計(jì)規(guī)定》進(jìn)行設(shè)計(jì)

　　對(duì)于檔距較大的重覆冰地段，采取增加桿塔、縮小檔距的措施，以增加導(dǎo)線的過(guò)載能力，減輕桿塔荷載，減小不均勻脫冰時(shí)導(dǎo)線、地線相碰撞的機(jī)遇。對(duì)重覆冰區(qū)新建線路應(yīng)盡量避免大檔距，使重覆冰區(qū)線路檔距較為均勻。

　　增加輸電線路的覆冰承載能力，還可以在不改變?cè)袟U（塔）位置的情況下，將鋼芯鋁絞線更換為新型的鋼芯鋁合金導(dǎo)線，以LGJ-400型導(dǎo)線為例，可將其換為新型HL4GJQ-400，這樣既保證了線路的輸電能力，又滿(mǎn)足覆冰過(guò)載時(shí)導(dǎo)線的安全運(yùn)行。桿（塔）的承載沒(méi)有增大，反而減小。HL4GJQ-400鋼芯鋁合金導(dǎo)線比LGJ-400鋼芯鋁絞線抗拉強(qiáng)度增大1.26倍、重量降低9.35%。在同等地理、氣象條件下，新選擇的導(dǎo)線、避雷線組合比原設(shè)計(jì)的導(dǎo)線、避雷線組合的抗覆冰性能大大改善。

　　當(dāng)線路走向、桿（塔）位不變的條件下，導(dǎo)線由LGJ-400鋼芯鋁絞線更換成HL4GJQ-400鋼芯鋁合金導(dǎo)線后，最大使用張力由58224.5N降至57196N，每米導(dǎo)線覆冰時(shí)的垂直荷重由63.93N降為62.3N，避雷線規(guī)格不變，每米避雷線覆冰時(shí)垂直荷重不變，但最大使用張力由原來(lái)的47462.7N降為39275.3N，從垂直荷載和水平張力的數(shù)據(jù)顯示，桿（塔）的荷載有了明顯的降低，桿（塔）的安全儲(chǔ)備得到明顯提高。導(dǎo)線的最大使用應(yīng)力相同，HL4GJQ-400的比載較LGJ-400的小，故對(duì)地距離、交叉跨越距離有所改善。導(dǎo)線的安全系數(shù)由2.22（按新手冊(cè)實(shí)為2.109）提高到2.6655，避雷線的安全系數(shù)由2.5（按新手冊(cè)實(shí)為2.225）提高到2.8倍，導(dǎo)線、避雷線的安全系數(shù)均提高1.26倍，覆冰的過(guò)載能力得到了較大提高，按50mm冰區(qū)校驗(yàn)已能滿(mǎn)足規(guī)程要求。