10KV高压架空线路除冰方法探析

张金利

摘 要：2008年，我国南方大部分地区发生了历史较为罕见的低温、冰冻天气，极端雨雪冰冻天气给电力设施造成了严重影响。在通常情况下，南方地区不会发生严重的线路覆冰现象，但是近几年来，全球气候异常，极端天气频发。导致架空线路覆冰造成架空电力设备损坏。如何利用先进的科学技术快速、安全、高效地清除架空线路上的覆冰，是保证架空线路安全可靠运行的关键之一。文章主要对当前架空电力线路覆冰的危害和覆冰产生的原因进行分析，在此基础上提出了预防和应对措施。

关键词：架空电力；线路覆冰；电力系统

1、架空线路覆冰的危害

（1）线路覆冰导致大面积停电的危害

线路覆冰對整个电网造成严重影响，直接反映出来的就是大范围的停电。线路覆冰使架空线路包裹上了一层厚厚的导体，不断积累的覆冰导致架空线路严重变形。外置的架空线路通常输电功率非常大，覆冰一方面降低了线路的绝缘性，一方面使的线路自身原有的性能受到影响，线路跳闸现象难以避免。在风力的作用下，很多时候两条线路的距离变的非常小，进而发生导线短路造成线路跳闸现象。在线路跳闸的情况下，架空线路不能完成电能输送。2008年1月下旬，中国中部就出现了严重的线路覆冰，其中在贵州，因为线路覆冰，导致全省电网500千伏架空线路基本瘫痪，41个市县受到停电影响。

（2）线路覆冰造成过负载的危害

过负载危害，是指导线覆冰超过设计抗冰厚度（覆冰后导线质量增加、风压面积增加）而导致的事故。主要分为机械事故和电气事故，其中机械事故是指对金具损坏、导线断股、杆塔损折、绝缘子串翻转、撞裂等事故；电气事故，是指覆冰使线路弧垂增大导线与其他导体，不能保证足够的安全距离，从而造成闪络和烧伤、烧断导线等事故。

（3）线路覆冰对杆塔的危害

线路覆冰在较短时间内造成输电线路的负重增加，给杆塔造成的压力必然增大。线路覆冰严重时可以直接造成杆塔倒塌。在我国南方很多地区，由于高山、丘陵相对较多，同时线路覆冰现象发生相对较少，在杆塔设计过程中，对线路覆冰可能造成的危害准备不够充分，在这种情况下，南方输电线路杆塔在距离和高度上会存在比较大的差距。比如各个山顶杆塔之间的大跨越，山顶到山谷杆塔之间的高落差。这种差距的存在即使在没有发生线路覆冰的情形下，杆塔两端受到的不平衡张力就比较大。当覆冰发生时，杆塔一端在短时间内受力明显增大，张力增大超过杆塔、导线所承受的极限时，就会发生杆塔倒塌。

当相邻档三条导线上的覆冰有一条脱落，或者导线的覆冰质量不一致会产生三条导线张力差，导致导线缩颈或断裂、绝缘子损伤或破裂、杆塔横担扭转或变形、导线和绝缘子闪络及导线电气间隙减少而发生闪络等。

2、影响架空线路覆冰的因素

（1）气象因素

架空线路覆冰主要发生在11月至次年3月间，尤其在入冬和倒春寒时覆冰发生的频率最高。当温度低于0℃时，大气中的小水滴将发生过冷却，气流中过冷却水滴与处于过冷却水滴包围的架空线路导线发生碰撞，并冻结在导线表面而形成覆冰。这种现象也就是我们常见到的冻雨天气，尤其是南方地区更容易发生，因为南方气候比较潮湿，气温下降到0度以下时，空气中的小水滴凝结成冰水混合物，在接触到导线时会迅速结冰附着在架空线路上。

（2）线路走向及悬挂高度因素

东西走向的导线覆冰普遍较南北走向的导线覆冰严重。因为冬季覆冰天气大多为北风或西北风，因此，在严重覆冰地段选择线路走廊时，应尽量避免导线呈东西走向。

（3）导线表面电场因素

试验研究表明，电场强度较小时导线覆冰量、冰厚及密度随电场强度增加而增加，可当电场足够高时，带电导线的覆冰比不带电导线覆冰少很多，覆冰量与电压极性有明显关系；此外，在强电场作用下，导线覆冰的密度也较无电场时小。

3、架空线路除冰方法

针对架空线路覆冰现象，当前最重要的方法还是除冰，国内外有很多除冰方法。目前，国内外对除冰技术的开发相当重视，提出了30余种除冰技术。根据工作原理，这些除冰技术可归纳为以下三类：热力除冰法、机械除冰法和自然被动除冰法

（1）热力除冰法

现代热力融冰的主要方法有三相短路融冰、带负荷融冰等几种方式。从焦耳定律可以看出，架空线路在传输电能过程中，自身也会产生相应的热能，通过这种热能可以在很大程度上减少覆冰的发生。对于长时间的冰雪天气而言，架空线路自身产生的热能难以满足需求。热力除冰产生的电能，只能适应短时间、冰雪灾害较轻的时候。热力除冰虽然安全性高、除冰效果较好，但更多的是适用于局部架空线路除冰。虽然热力除冰方法效果较明显，但能量损耗大，投资成本高，不适用于远距离防护和除冰。

（2）机械除冰法

机械除冰法分为：滑轮铲刮法和强力振动法。

滑轮铲刮法，是一种由地面操作人员拉动一个可在线路上行走的滑轮达到铲除导线覆冰的方法，此种方法是目前唯一得到实际应用的架空线路除冰的机械方法，但其被动性强，无防冰效果，工作强度大，效率低，易受地形限制。

强力振动法，是采用电磁力或电脉冲使导线产生强烈而又在控制范围内的振动来除冰，对雨淞效果有限，除冰效果不佳。由于机械除冰法在架空线路上使用时具有操作困难、安全性能不完善等缺点，在我国输电线路应用较少。

机械除冰就是通过一定的机械设备使得导线脱冰。但是由于输电线路本身架设在高山等自然环境相对恶劣的地区，在事先没有准备的情况下，难以直接通过机械进行除冰，同时架空线路自身具有导电性能，对机械操作的要求比较高，简单除冰容易造成漏电等更严重的情况发生。机械除冰也可以在一定程度上理解为人工除冰，电力工作人员通过攀爬到架空线路上，借助一些简单的外部工具进行除冰，费时费力、可操作性较低、安全性差。

（3）自然被动除冰法

自然被动除冰法是利用风或其它自然力的作用，再辅以恰当的人工设备，例如在导线上安装阻雪环、平衡锤等装置，使冰雪不易在导线上聚结而自行脱落，从而起到防、除冰作用。此类方法简便易行，成本低，但通常只在特定时间和地域（如多风季节的山脊、风口）有效，不能全面彻底地防止输电线路覆冰灾害。而正在研究中的输电线路防覆冰涂料，也是一种被动除冰方法。被动除冰法虽不能保证可靠除冰，但无需附加能量；虽不能阻止冰的形成，但有助于限制冰灾。

4、结语

从前面的分析中可以看出，线路覆冰对电力供应有着很大的影响，架空线路覆冰必须得到及时、有效的清理。在2008年南方冰雪灾害中，电力工人也为线路除冰做了很多工作。当前，输电线路除冰方式相对机械，更多需要人工方式，早发现、早预防、早处理对于线路覆冰有着重要作用。同时，需要尽快从技术从面入手，解除线路覆冰问题。