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摘要：覆冰在输电线路上的粘附和生长会造成输电导线的体积与质量剧增，杆塔承受不平衡张力，同时在不规则脱冰时还会产生导线舞动等诸多问题，严重时甚至会诱发大面积倒塔、断线、闪络、跳闸等严重电力安全事故。加拿大、美国、日本、俄罗斯、挪威以及我国的输电线路都发生过许多严重覆冰雪灾害，造成了较大的直接经济损失。2008年在我国南方发生了极端恶劣的天气，低温雨雪天气超过了20天，造成大面积冻雨事故发生，在输电线路上造成严重的覆冰危害，超过12万座10kV以上的输电塔遭到破坏，造成了严重的经济损失。输电线路的覆冰危害已经给世界各地带来了严重的经济损失。
关键词：输电线路；导线覆冰；分析
1输电线路覆冰形成过程
环境中随处可见的水雾其实是由无数的小水滴组成的，这些水滴是温度低于冰点的浓度很大的溶液滴，溶液的冰点比水的冰点低，因此可以在零下温度条件下一直保持液态形式，不会发生冻结。但这种液态水滴此时的状态并不稳定，随时可能发生改变，这种在零下温度还保持液态的水滴成为过冷却水滴。水和水蒸气要想凝固成冰需要一种促进凝固作用的核，云物理学中将这种核称为冰核。试验研究表明，自然环境中的冰核主要来自于空气中的尘埃颗粒。空气中的过冷却水滴在随气流运动的过程中，会产生较大的初始速度，在遇到空气中的输电线路时，就会与之产生碰撞，从而变成球缺状，受到扰动的水滴会与空气中的尘埃结合形成冰核，从而结束过冷状态开始转变为冰。冰可以粘附在己知的大多数聚合物上，输电线上的表层的绝缘层材质也是其中之一，因此当输电线路处于低温、高湿等易于结冰的环境中时，导线表面就会不可避免的出现不同程度的覆冰现象。覆冰现象的发生主要是由气象条件导致，只有当环境温度、湿度以及风速等气象条件达到一定值之后，才会有覆冰的可能。需要的环境条件主要有以下几项：（1）足够低的环境温度。只有当环境温度达到冰点0℃以下时，空气中的过冷却水滴才会附着在输电线路上，形成覆冰；2）足够高的环境湿度。这是为了保证空气中存在足量的过冷却水滴，一般情况下，空气相对湿度达到85%以上时容易形成覆冰；3）一定条件的风速。只有当风速介于1m／s-20m／s之间时，空气中的过冷却水滴才能被气流带动，从而有可能在风力作用下与导线发生碰撞形成覆冰。
2输电线路覆冰类型
受气象及结冰对象的影响，覆冰的质量、类型及面貌会呈现多种表现，很难完全的概括。国际大电网会议根据覆冰的成因将覆冰类型大致分为三大类：冻雾覆冰、降水覆冰及凝霜，其中降水覆冰因为其结冰对象的不同具有多种的表现形式，主要包括雨凇、雾凇、凝霜等。其中，雨凇主要是覆冰湿增长的结果，在下雨等空气湿度较大的情况下，雨凇覆冰密度较大，多呈现透明的冰柱式结构，内部结构紧密，几乎没有气泡，同时也具有冰层增长快、粘附性强等特点，具有较大的危害。而雾凇和凝霜通常在气温较低的情况下发生，发生时环境湿度相对较小，大多是覆冰的干增长。过冷液滴在碰撞到导线后迅速凝结，在增长过程中会混入较多空气，因此会呈现多孔和不透明状结构，其质地多松软和空隙较大，密度相对较小、粘附性也不强。低密度的雾凇质量较小，不会对输电线路造成受力载荷的危害。但是密度较小、体积较大，会减小各导线之间的绝缘间距，产生电晕放电和绝缘的相关问题，同时也易在气象作用下形成混合淞或者形成体积和质量都很大的覆冰体。
3输电线路覆冰危害
输电线路覆冰造成的危害可以按照故障原因分为两大类：一种是电气类，主要有绝缘子闪络和电气间隙放电等；另一种是机械类，主要有导线断裂、塔架倒塌、设备损坏等。
3.1电气类灾害
3.1.1绝缘子闪络
绝缘子闪络是输电线路运行过程中影响较大的一个危害。主要是由于绝缘子周围的气体或液体电解质被击穿，固体绝缘子表面发生放电，导致电极之间的电压迅速下降至零。闪络产生的火花或电弧会损坏绝缘子表面的绝缘材料，从而对绝缘子造成永久性损坏，使之无法正常工作。当覆冰发生时，绝缘子上的各绝缘子片之间的冰凌可能会发生粘接，导致绝缘子片之间的距离减小，大大削弱了绝缘性能。在绝缘子上的覆冰融化过程中，融化产生的污水增加了绝缘子表面的导电性，也增加了空气中的电弧放电，从而导致绝缘子表面产生大量的泄露电流。融化的污水越多，电流泄露现象越严重，绝缘子覆冰闪络现象由此发生。
3.1.2输电线电气间隙放电
蒗冰导致的重力增加会造成输电线路压低接近地面、导线间间距减小、脱冰时导致的导线舞动等都会引发电气间隙放电，引起较大故障。
3.2机械类故障
3.2.1杆塔断裂
输电线路杆塔会承载来自各方的力，覆冰会对杆塔的垂直方向的力造成急剧增加，使杆塔受力不均，一旦受力超过杆塔的最大值，就会导致杆塔损坏甚至发生断裂或者倒塌。同时，输电线上的覆冰一旦发生脱落，就会对杆塔造成直接冲击，冲击力过大时也会造成杆塔严重损坏。
3.2.2断股和断线
输电线表面的覆冰不均匀会导致其受力不均，受力较大的区域就会发生导线钢芯偏移甚至断裂的情况；覆冰融化过程中，当大块的冰层突然从导线上掉落，会导致输电线发生跳跃，表面张力突然增加，也会导致输电线路发生断裂，引发大型事故。
4输电线路导线覆冰治理措施
通过上文分析，可以对输电线路导线覆冰造成的危害有了一定的了解，想要从根本上解决这一问题，可以从预防、除冰两个方面展开。
4.1合理设计输电线路
科学合理布置输电线路以及相应的配件，可以最大程度提高输电线路的抗病能力，从而有效减少导线覆冰情况的发生。在这个过程中，可以通过适当添加杆塔、缩减塔杆距离、加固塔杆等方式，来提高导向的承载能力。以220kV线路为例，一般的塔杆间距为500m，但是受到地域的限制，必须要增加塔杆间距，此时可以采用耐张端的方式进行处理，针对地形进行设计。比如：在高海拔地区，可以采用双线夹、双串联绝缘子的方法，避免出现掉线、断串的情况，从而预防导线出现故障，还可以通过绝缘子串的形状来进行预防。比如：将绝缘子串串成v型，水平方向、倾斜方向等进行悬挂，以此有效隔绝融冰水帘，预防覆冰问。
4.2加强导线覆冰的除冰处理
4.2.1热力除冰法
热力除冰主要借助外力加热源和导线自身热量提高导线温度，以达到覆冰融化点，实现除冰。目前最为主要的是除冰、融冰方法就是电流融冰法、短路电流融冰法、直接电流融冰法。比如：利用自耦变压器可以更好地完成热力融冰，除此之外，还可以通过改造重冰区的线路的方式来完成融冰工作。以某220kV线路为例，在融冰冰点站内设置融冰自耦变压器，实现带负荷融冰。
4.2.2机械除冰法
机械除冰法就是借助机械力量，去除导线表面覆冰，在这个过程中，最为常见的是强力震动法和滑轮铲刮法。这两种方法的成本较低、能耗较小，非常适合实际应用。但是这种除冰方法并不具备预防作用。比如：强力震动法常见于雪凇、雾凇等破冰现场，但是在雨凇覆冰中效果极为有限，需要进行进一步分析。
5结束语
总而言之，我国由于地域十分广阔，地形复杂多样，输电线路覆盖区域面临着各种不同的环境条件。而众多气候严寒、高湿度、高海拔的冰川和雪原，以及其他易覆冰区域，都面临着随时会来的输电线路覆冰灾害。如果输电线路存在严重的导线覆冰问题，那么会对整个电力系统造成威胁，通过本文对输电线路的分析来看，要从防冰和除冰两个方面进行，结合实际情况，有针对性地展开工作。需要注意的是，在特定条件、复杂地形中，出现导线覆冰的概率较大，在脱冰过程中也要警惕，避免出现危险。
参考文献
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