架空输电线路覆冰的危害及应对措施

潘长安

摘 要：随着国民经济实力的增长，对电力资源的需求越来越高。为了确保电力供应的安全性和稳定性，相关电力部门和企业采取了很多行之有效的方法。近年来，架空输电线路覆冰问题时有发生，给电力系统的正常运行带来了巨大的影响。本文将结单介绍架空输电线路覆冰造成的原因和危害，分析相对应的应对措施，为相关工作者提供参考借鉴。

关键词：架空输电线路；覆冰危害；应对措施

中图分类号：TM752 文献标识码：A 文章编号：1004-7344（2018）32-0093-02

1 引 言

在架空输电线路运行过程中，一旦发生覆冰问题，将严重影响其安全运行。尤其是我国的湖南、江西等山区较多的省份，空气湿度相对较大，很容易发生架空输电线路覆冰问题，给输电线路、杆塔等供电设备造成了严重的损坏，引发断线、倒塌等问题，导致大面积停电事故的发生。因此，研究分析架空输电线路覆冰的危害及应对措施具有重要的现实意义。

2 架空线路覆冰的成因与对电网的影响

2.1 架空线路覆冰的成因

导致架空输电线路出现覆冰问题的原因有很多，例如气象因素、地理环境因素、架空输电线路的悬挂高度、直径大小以及当地的风速等。一般情况下，覆冰问题主要是由于线路所在区域的环境温度、空气湿度以及风向风速等条件综合导致产生的。在我国冬天，很多地方都会出现架空线路覆冰问题，不同地区不同气候条件下，架空输电线路出现的覆冰类型也不尽相同：

（1）雨凇：主要是由于雨水天气下，气温骤降形成的覆冰现象。虽然在我国各地都会出现雨凇覆冰问题，但是在中纬度地区，该种类型的覆冰较常出现。

（2）雾凇：主要发生在较为湿润，且处于高山区域的冬季，例如我国的长白山天气区域，导致架空输电线路出现覆冰的天数可达180d左右。尤其是冬季，每个月2/3的时间都有可能出现雾凇现象。

（3）混合凇：所谓混合凇，是指雨凇和雾凇交替形成的覆冰问题，一般如果地区短时间内温度下降较快，且风速较大，很容易出现混合凇类型的覆冰。

（4）湿雪：常见于我国的平原地区或者无风的低地地区，冬季发生雨雪天气时，导致架空输电线路出现湿雪覆冰现象。

2.2 输电线路覆冰危害

（1）导致过负载故障：当架空输电线路出现覆冰问题时，随着覆冰量的增加，势必导致线路受到风作用力的程度不断增大。一方面如果相关设备的覆冰情况超过了其抗冰能力时，会导致出现导线断裂、杆塔倒塌、绝缘子串翻转等问题，给电力系统的正常运行造成不利的影响；另外一方面由于覆冰或者脱冰过程中，出现受力不均匀的问题，势必会导致金具产生损害，导致导地线出现移位，甚至引发杆塔破坏等问题。

此外，受到覆冰后，导线承受的风作用力增大的影响，会导致产生覆冰的架空输电线路出现低频率的舞动。如果线路表面的覆冰相对均匀，相对在稳定风力的作用下，线路本身振动幅度较小，可以有效的对其进行控制，一定程度上降低了对输电线路正常运行的影响。但是一旦线路表面的覆冰出现不均匀问题，相应线路所受到的风作用力也不尽相同，输电线路的振动将呈现不稳定状态，振幅甚至可能超过10m以上。不仅会导致输电线路疲劳受损，而且很容易引发线路断路、短路以及杆塔枪械倒塌等严重安全事故。

（2）导致电气放电故障：在绝缘子中，有单双串两种结构，这其中相对而言，双串绝缘子出现冰闪的可能性较高。究其原因主要是在覆冰过程中，双串绝缘子的电厂分布会相互干扰，产生畸变，从而导致最低闪络电压降低。具体上来说，导致绝缘子串出现闪络的原因如下：

①当覆冰发生时，会增大绝缘子串的泄露电流，如果超过一定数值（180mA），就可以出现局部弧光放电的问题，严重时可以发展为闪络。

②由于覆冰问题的发生，架空输电线路的绝缘子串周围的电压将呈现出不均匀的现象。一旦覆冰周围出现潮湿或者融化时，会导致电压相对较高的区域出现弧光。随着泄露电流的加大，这种弧光逐步发展，最终会出现闪络等问题。严重情况下，还会导致导地线出现移动、线路跳跃等现象，引发电气击穿放电等严重安全故障。

3 架空线路覆冰的监测

由于架空输电线路出现覆冰时，会对整个电力系统的正常运行造成巨大的影响。因此应采取有效的技术手段对架空线路的覆冰情况进行实时监测，这样就可以帮助相关管理人员，快速的发现架空输电线路覆冰问题，并采取有效的除冰方式解决问题，避免给电力系统造成巨大的损失。

3.1 在线监测法

在线监测法在现阶段架空输电线路中的应用较为广泛。很多国家都对架空输电线路安装了成套的实时在线监测系统。根据在线监测法的用途不同，可以将其分为在线理论模型分析、覆冰监测以及融冰控制三种类别。通过在线监测方法的应用，首先可以有效的对气象学模型进行验证模拟，并对架空输电线路进行实时现场监测，其次会将采集到的信息发送给相关管理和检修人员，最后还能实现对覆冰融化过程的监测和控制，分析除冰的效果。

3.2 称重法

由于架空输电线路发生覆冰时，线路的重量会因为冰的增加而增加，所以杆塔会出现一定程度的倾斜。通过对这种倾斜大小以及相应的气象数据进行监测，可以对导线覆冰后的重量增加情况进行模拟预估，进而推断出架空输电线路的覆冰厚度。该种方法的优点是操作相对简单，可靠性较高，但是很容易受到外界环境的影响，不利于长期的稳定运行。

3.3 导线倾角法

所谓导线倾角法，就是利用传感器对线路的相关参数进行测量对比。让架空输电线路出现覆冰问题时，导线的倾角和弧垂等参数就会发生变化，再结合线路实地的气象数据，就可以利用科学的计算方式，对导线的覆冰情况进行计算，进而推断出可能导致的危害。

4 架空输电线路覆冰的除冰措施

4.1 机械除冰

所谓机械除冰，就是采用机械设备或者人工进行除冰的方式，常采用的工具有滚筒、机器人以及沖击波等。机械除冰的优点是操作简单，且能量消耗较低，但是缺点是除冰效率较低，且很容易受到架空输电线路地形的影响，尤其是一些山林区域很难采用该方法进行除冰，无法大面积的使用。

4.2 短路与热力除冰法

现阶段，在电力行业应用最广泛且做有效的除冰方式是短路除冰法以及热力除冰法。前者利用了导线所产生电磁力出现撞击从而实现了除冰的目的；后者则是利用焦耳效应的原理，达到除冰的效果。

（1）短路融冰法：通过一端供电，使得另一端短路，这样会导致线路中的短路电流增大，进而产生电磁力。在电磁力的作用下，架空输电线路的电线会出现相互撞击的现象，从而使得覆冰脱落。在应用该除冰方式时，一般会增加一些辅助设备，例如开关设备（实现短路目的）。

（2）交流融冰法：当导线中电流流过时，电线会产生一定的热量。利用这种原理不仅可以实现融冰的目的，而且还减少成本的支出。一般对于长距离的架空输电线路，为了避免覆冰对线路产生的危害，都会给线路提供满足一定要求的融冰电压，确保覆冰发生时，可以在导线中产生可以融化覆冰的电流。

5 结束语

综上所述，覆冰问题的出现，可能会给架空输电线路带来巨大的危害，严重时，甚至会影响整个电力系统的正常运行。近年来，随着科学技术的发展，很多新技术都应用到解决架空线路覆冰问题当中，有效的避免了线路出现覆冰的问题，保障了电力系统的安全稳定运行。

参考文献

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收稿日期：2018-9-25