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)對導(dǎo)線覆冰起著重要的作用。它可將大量的過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，覆冰首先在導(dǎo)線迎風(fēng)面上成長，當(dāng)迎風(fēng)面達到某一覆冰厚度時，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)速的大小對覆冰有影響外，風(fēng)向與導(dǎo)線平行時，或當(dāng)與導(dǎo)線之間的夾角小于45°或大于150°時，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，覆冰比較嚴(yán)重。

　　除了風(fēng)速大小和風(fēng)向會影響覆冰外，線路走向和導(dǎo)線懸掛高度及導(dǎo)線直徑都會影響到導(dǎo)線的覆冰力學(xué)。一般來說，我國東西走向的導(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，盡量避免呈東西走向。導(dǎo)線懸掛高度越高，覆冰越嚴(yán)重，因為空氣中液水含量隨高度的增加而升高，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

　　3.1 線路覆冰倒桿（塔）斷線的特點

　　線路覆冰倒桿（塔）斷線的特點：一是由于覆冰時桿（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，桿（塔）兩側(cè)的不平衡張力加劇，當(dāng)張力不斷加大，直至到達桿（塔）、導(dǎo)線所能承受的極限時，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)和未來的設(shè)計改造中，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，因為雨凇覆冰是“濕”度增長過程，其粘附能力強，不易掉落。在風(fēng)的激勵下，導(dǎo)線會產(chǎn)生大振幅、低頻率的自激振動。當(dāng)舞動的時間過長時，會使導(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，絕緣強度下降，泄漏距離縮短。在融冰過程中冰體表面或冰晶體表面的水膜會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，將會使絕緣子覆冰融化時，冰水電導(dǎo)率進一步增加。另外有關(guān)試驗數(shù)據(jù)表明，覆冰越重、電壓分布畸變越大，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。

　　實際上，純冰的電阻很高，完全可以滿足電力系統(tǒng)安全運行的要求，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)電壓才會降低。這不僅因為冰閃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基本一致。

　　4 冰害的防治措施

　　冰害對輸電線路的安全穩(wěn)定運行產(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)計階段采取有效措施，盡量避開不利的地形，即盡量避開最嚴(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)道和通過湖泊、水庫等容易覆冰的地帶，翻越山嶺時應(yīng)避免大檔距、大高差，沿山嶺通過時，宜沿覆冰季節(jié)背風(fēng)向陽而走線，應(yīng)避免轉(zhuǎn)角點架設(shè)在開闊的山脊上，且轉(zhuǎn)角角度不宜過大等，達到減少覆冰概率和減輕覆冰程度的目的。

　　4.1 經(jīng)過重冰區(qū)的輸電線路應(yīng)嚴(yán)格按《重冰區(qū)架空輸電線路設(shè)計規(guī)定》進行設(shè)計

　　對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)線的過載能力，減輕桿塔荷載，減小不均勻脫冰時導(dǎo)線、地線相碰撞的機遇。對重覆冰區(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，還可以在不改變原有桿（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，又滿足覆冰過載時導(dǎo)線的安全運行。桿（塔）的承載沒有增大，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，每米避雷線覆冰時垂直荷重不變，但最大使用張力由原來的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（按新手冊實為2.109）提高到2.6655，避雷線的安全系數(shù)由2.5（按新手冊實為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，覆冰的過載能力得到了較大提高，按50mm冰區(qū)校驗已能滿足規(guī)程要求。