输电线路覆冰的形成、危害及防治 - 图文

输电线路覆冰的形成、危害及防治

0 引言

输电线路严重覆冰将会造成主网线路发生倒塔(杆)及断线事故，形成大面积停电、电网崩溃瓦解的重特大电网事故。因此，加强和改善输电线路的抗覆冰能力，有效降低输电线路事故，构造坚强电网，是我们电力企业义不容辞的责任。

1 输电线路覆冰的形成

1.1 导线覆冰的基本物理过程

当过冷却在0 ℃及其以下的云中或雾中水滴与输电线路导线表面碰撞并结冻时，覆冰现象产生。在冬季当温度低于0 ℃时，大气中的小水滴将发生过冷却；在高海拔或高空甚至在夏季水滴也会发生过冷却。处于过冷却水滴包围的输电线路导线与气流中过冷却水滴发生碰撞，并冻结在导线表面而形成覆冰。导线表面发生覆冰现象必须满足三个条件，即：①大气中必须有足够的过冷却水滴；②过冷却水滴被导线捕获；③过冷却水滴立即冻结或在离开表面前冻结。

1.2 导线覆冰的发展过程

严冬或初春季节，当气温下降至-5-0℃，风速为3-15m/s时，如遇大雾或毛毛雨，首先将在导线上形成雨凇；如气温升高，天气转晴，雨凇则开始融化，覆冰过程随温度升高终止；如天气骤然变冷，气温下降，出现雨雪天气，冻雨或雪则在黏结强度很高的雨凇冰面上迅速增长，形成密度大于0.6g/cm的较厚的冰层；如温度继续下降至-15--8℃，原有冰层外侧积覆雾凇。这种过程将导致导线表面形成雨凇-混合凇-雾凇的复合冰层。如在这种过程中，天气变化，出现多次晴-冷天气，则融化加强了冰的密度，如此往复发展将形成雾凇和雨凇交替重叠的混合冻结物，即混合凇。

导线覆冰首先在迎风面上生长，如风向不发生急剧变化，迎风面上覆冰厚度就会继续增加。当迎风面冰达到一定厚度，其重量足以使

导线扭转时，导线发生扭转现象；导线再扭转，覆冰就会继续成长变大，终于在导线上形成圆形或椭圆形覆冰。

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1.3 导线覆冰的必要条件

导线覆冰的必要条件是：①具有足可冻结的气温，即0℃以下；②具有较高的湿度，即空气相对湿度一般在85%以上；③具有可使空气中水滴运动之风速，即大于1m/s的风速。

当空气相对湿度小或无风、风速很小时，即使空气温度在0℃以下，导线上基本不会发生覆冰现象。

1.4 导线覆冰的类型

表1 导线覆冰的类型

类型 名称 性质 形成条件 A 雨凇 纯粹、透明的冰，坚硬，可形成冰柱，在抵地由过冷却雨或毛毛细雨降落在低于冻结温密度为0.9 g/cm或更高，粘附力很强 3 度的物体上形成，气温-2-0℃；在山地由云中来的冰晶或含有大水滴的地面雾在高风速下形成，气温-4-0℃ 在低地由云中来的冰晶或有雨滴的地面雾形成，B 混合凇 不透明、或半透明冰，常和不透明冰3层交错形成，坚硬；密度为0.3-0.9 气温-5-0℃；在山地，在相当高的风速下，有云g/cm，粘附力很强 中来的冰晶或带有中等大小水滴的地面雾形成，气温-10--3℃ C 软雾凇 白色，呈粒状雪，质轻，为相对坚固的结晶，密度为0.3-0.6 g/cm，粘附D 白霜 白色，雪状，不规则针状结晶，很脆而轻，密度为0.05-0.3 g/cm，粘附力弱 E 雪和雾 在低地为干雪，密度低，粘附力弱；粘附雪经过多次融化和冻结，成为雪和冰的混合在丘陵为凝结雪和雨夹雪或雾，质量大 物，可以达到相当高的质量和体积 33在中等风速下形成，在山地由云中来的冰晶或含水滴的雾形成，气温-13--8℃ 水汽从空气中直接凝结而成，发生在寒冷而平静的天气，气温低于-10℃ 1.5 几种易覆冰的地形及地势

①垭口即绵延的山脉间所形成的低凹处，是气流集中加速之处。当送电线路处于垭口或横跨垭口时，由于风速加大，致使覆冰增加。

②高山分水岭即送电线路翻越两个水系或两条河流的分水岭，地势较高，空旷开阔，风冰负荷较重。

③水气增大型地势

在送电线路附近有较大的江、河、湖泊、水库等水体时，使水气增大而导致覆冰量加大。

④地形抬升型地势即在平坝地区拔地而起的突出山峰及盆地中一侧较低另一侧较高的台地及陡崖，由于盆地辐射冷却所形成的云雾，沿山坡上升到较高的台地或山顶，成云成冰，导致输电线路覆冰负荷增大。

线路设计时，应尽量避开以上地区。

2 输电线路覆冰的危害

2.1 输电线路覆冰造成的事故及故障

①因覆冰所增加的机械荷载超过设计允许值到一定程度时，造成断线、倒杆塔事故； ②上下或水平排列的导线，因导线覆冰脱落发生不同步跳跃舞动，造成上下或水平导线接近发生相间短路跳闸（下图为线路脱冰过程）；

图1 线路脱冰过程

③架空地线因无电流通过，温度低于导线，其覆冰厚度可能大于导线，而使其弧垂增大，缩小了与导线的距离，到一定程度时与导线之间会发生闪络（详见覆冰跳闸分析）；

④覆冰使导线、架空地线弧垂增大。由于线路各档内覆冰厚度不均匀，会使各档内导线弧垂变化相差很大，致使悬垂绝缘子串发生倾斜，导线弧垂过大造成对地面或交叉物的距离减小到危险的程度，甚至发生闪络；

⑤绝缘子串覆冰降低了绝缘子串的绝缘水平，如果覆冰、积雪贯穿整串绝缘子，则会引起绝缘子闪络。

2.2 忻州供电分公司历次覆冰造成的经济损失情况

①1986年11月23日，220kV神原线127#覆冰倒塔事故、220kV神匡线108#-109#覆冰断线事故经济损失情况：(停电10天)

序号 项目 数量 单价(元) 折合费用(万元) 1 2 3 4 5 6 7 损失电量 更换架空地线 换塔 基础施工 工料费 台班费 其它费用 5200万千瓦·时 3000m 20基 20基 100人*10天 10辆 ---- 0.5元/千瓦·时 7300元/吨 7500元/吨 600元/方 200元/人 300元/台 ---- 2600 0.6964 75 12 20 30 10 2747.6964万元 合计 ②2000年11月9日，500kV神侯Ⅱ回线85#-86#覆冰掉闸故障经济损失情况：

序号 1 2 3 4 5 项目 损失电量 更换架空地线 工料费 台班费 其它费用 数量 16.67万千瓦·时 3000m 100人*1天 10辆 ---- 单价(元) 0.5元/千瓦·时 7300元/吨 200元/人 300元/台 ---- 折合费用(万元) 合计 8.335 1.3468 2 3 1 15.6818万元 ③2003年4月18日220kV神匡线112-113#右边线上子线断线，导线断落地面造成永久

性接地故障经济损失情况：

序号 项目 数量 单价(元) 折合费用(万元) 1 2 3 4 5 损失电量 更换导线 工料费 台班费 其它费用 16.67万千瓦·时 300m 50人*1天 10辆 ---- 0.5元/千瓦·时 17500元/吨 300元/人 300元/台 ---- 96.835 0.5087 1.5 3 3 104.8437万元 合计 ④2007年2月28日-3月4日，500kV神忻Ⅰ、Ⅱ回线、神原Ⅰ、Ⅱ回线覆冰掉闸故障经济损失情况：

序号 1 2 3 4 5 损失电量 更换光缆 工料费 台班费 其它费用 1455.58万千瓦·时 600m 50人*5天 10辆 ---- 0.5元/千瓦·时 17500元/吨 300元 300元/台 ---- 项目 数量 单价(元) 折合费用(万元) 727.79 0.4620 7.5 15 10 760.752万元 合计 以上四次覆冰掉闸经济损失共计：3628.9739万元。

2.3 2000年11月9日500kV神侯Ⅱ回线85#-86#覆冰掉闸故障分析

2000年11月9日17时40分，500kV神侯Ⅱ回线双高频保护A相动作掉闸，重合复掉，18时20分试送成功。神头侧测距为：30km，侯村侧测距为130km，74距神头30.2m，84距侯村130m，经查发现该线85#-86#档内架空地线覆冰后，使其弧垂增大，缩小了与导线的距离造成单相接地短路眺闸。 2.3.1 线路简介

①设备概况

线路名称 投产日期 长度 杆塔 …… 此处隐藏：2593字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……