线路覆冰的成因、危害、防范措施(通用版)
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对线路覆冰的分析及保护措施分析【摘要】从线路故障的原因统计中我们可以看到,覆冰是导致杆塔倾斜、断线或者闪络问题的主要原因,这就要求在建设线路过程中充分考虑到当地冰雪状况,对输电走廊的微气候、微地形要进行仔细的研究,尽量避开重冰区,如果无法避免则必须要采取防冰措施,保护线路的良好运行。
【关键词】线路覆冰;危害;保护对策前言与南方相比,北方的线路覆冰问题更加突出,严重威胁电力系统的安全运转,必须要引起高度的重视。
因此,有必要掌握线路覆冰的特征及规律,采取针对性的对策,降低冰灾事故发生的频率。
1、输电线路产生冰害事故的直接原因综合分析,导致冰害事故的直接原因较多,其随机性导致覆冰的尺寸、密度和形式都会发生一定变化,我们可以将其分为以下几类:1.1 垂直荷载使冰的重量增加,支持结构和金具荷载的垂直荷载增加如果输电线路发生覆冰,架空地线弧垂多会超过导线弧垂,发生短路故障。
另外,由于覆冰,导线与地线的拉力也会增加,会对转角塔及基础的角变荷载产生一定的影响。
1.2 迎风面覆冰厚度增加,线路的水平荷载也会随之增加如果覆冰之后遭遇大风天气,线路可能会发生倒杆等严重的事故。
1.3 不均匀荷载导致线路荷载静态纵向不平衡受到塔高、档距等因素的影响,去除覆冰的区域存在严重不平衡,导致导线固定点承受较大的冲击。
1.4 白雪凝聚使直径增加,截面均衡没变。
白雪覆层并没有改变导线的阻尼,随着风力消耗,导向直径增加,振动幅度要大于裸线,此外,较低的频率可能会降至防震器有效运行范围以下。
2、覆冰事故的分类2.1 线路覆冰过载引发的事故第一,导线和架空地线从压接管内抽出;或外层铝股全断,钢芯抽出的事故;也有整根拉断或耐张线夹出口附近导线外层断若干股的事故。
第二,有悬垂线夹船体在u型螺丝附近断裂的事故,也存在拉线楔型线夹断裂导致的倒杆。
第三,弧垂增加,导线对地间距减小而产生闪络;或者地线弧垂增加,受到风舞动等因素的影响而产生烧伤或者断线事故。
输电线路覆冰输电线路覆冰:问题与解决方案引言输电线路是现代电力传输的重要组成部分,其通常由高高架设的电杆和跨越数百公里的导线组成。
然而,在寒冷的冬季,输电线路可能会面临覆冰的问题。
这种现象会导致诸多电力供应方面的挑战,例如加重输电线的重量、增加输电线路的传输损耗和破坏导线与绝缘子的绝缘性能。
本文将探讨输电线路覆冰的现象、问题以及可能的解决方案。
一、输电线路覆冰的现象输电线路覆冰是指在严寒天气条件下,导线上结冰的现象。
在低温环境中,输电线路常常暴露在大气中,且电流正常工作温度较高,使得导线表面辐射热量不足以融化附着在导线上的冰。
结果,冰会积聚并逐渐增厚,形成厚厚的冰帽,导致输电线路的性能下降。
输电线路覆冰会导致以下问题:1. 重量增加:冰的附着会增加导线的重量,进而增加线路对电杆的负荷。
2. 传输损耗:冰的热阻特性会导致异常电导,降低导线的导电能力,造成电流损耗增加和电压下降。
3. 绝缘性能破坏:覆冰导线加重了电杆的负荷,可能会导致电杆的倾斜和断裂,进而损坏绝缘子。
二、输电线路覆冰的解决方案为了解决输电线路覆冰带来的问题,许多新技术和设备已被开发出来。
以下是一些可能的解决方案:1. 冰除器冰除器是一种用于去除覆冰的设备,通常采用机械或化学手段来清理导线表面的冰。
机械冰除器通过高速旋转或振动来震落冰块。
而化学冰除器则释放一种化学物质,使冰块迅速融化。
这些冰除器可以随时组装和拆卸,以适应不同的线路需求。
2. 阻冰涂层阻冰涂层是一种应用于导线表面的特殊涂层,可减轻覆冰的形成和积聚。
这种涂层通常具有良好的阻冰性能和较强的耐候性,能有效地减少冰的附着并帮助冰块快速融化。
3. 导线预热导线预热是一种预防覆冰的技术。
通过在导线表面加热导线,可以增加导线的表面温度,使其超过冰的融点,并防止冰的附着。
这可以通过电阻加热、感应加热或太阳能加热等多种方式实现。
4. 线路改进在设计和建设输电线路时,可以采用一些改进措施来减少覆冰的影响。
输电线路覆冰故障分析及对策输电线路覆冰是一种常见的故障,这种故障影响着电网的安全稳定运行。
本篇文档将分析覆冰故障的原因,并提出解决方案。
覆冰故障的原因覆冰故障是指电力输电线路表面被覆盖一个厚度不等的冰层,对输电线路的安全稳定运行产生了一定的影响。
覆冰故障的主要原因有以下几点:1. 天气条件的影响覆冰故障的主要原因在于恶劣天气条件,例如强降雪、恶劣的降温环境等等。
在这些条件下,输电线路很容易被一个厚厚的冰层所覆盖,从而导致电力设备出现故障。
2. 输电线路结构的问题输电线路的结构问题也是导致覆冰故障的原因之一。
输电线路通常由导线、绝缘子、塔架等多种电子设备所组成,其中任意一个部分的问题都会导致输电线路的发生故障。
3. 维护不当维护不当也是导致覆冰故障的原因。
输电线路的维护需要不断地进行,并且需要确保设备的稳定性和电力设备的年度维护周期是正确的。
一方面由于时间限制,另一方面由于人员技能、制度等问题,维护不当就可能会导致输电线路的出现故障。
覆冰故障对电网的影响覆冰故障的主要影响有以下几点:1. 引发重大事故输电线路被冰层覆盖后,极易引发滑落、倒塌等事故,这些事故不仅会严重影响电力的供应,而且还会对整个社会造成伤害。
2. 推迟电力的供应输电线路被冰层覆盖后,电力供应也会受到一定的影响。
电力公司不得不花费额外的人力、物力等资源来解决故障问题,从而可能会导致供电推迟。
3. 资源浪费为了解决覆冰故障问题,电力公司不得不进行维修和更新设备,这样可能会导致大量资源的浪费。
解决方案为了解决输电线路覆冰故障问题,电力公司可以采取以下措施:1. 要求设备的结构更加合理电力设备的结构也是出现覆冰故障的重要原因之一。
因此,电力公司需要要求供应设备的合理结构,保证设备的稳定性,降低故障率。
2. 保证设备的维修和更新为了避免由于维护问题而导致覆冰故障,电力公司应该明确电力设备的年度维护周期和维护任务,避免维护不到位。
3. 提高人员技能水平电力设备师傅对设备维护水平的高低也非常关键。
浅谈输变电线路的覆冰及其消除措施摘要:输变电线路覆冰可以导致输电线路的跳闸、断线、倒杆事故,对电力系统的安全稳定运行造成了严重的危害。
本文主要对输电线路覆冰产生的原因、事故行了分析,并有针对性地提出了相关防止消除的措施。
关键词:输变电线路覆冰消除措施随着近年来雪灾等自然灾害的影响,由覆冰、舞动引起的输电线路倒杆(塔)、断线及跳闸事故,严重威胁到电网的安全稳定运行及供电可靠性。
在输变电线路的运维过程中,如何解决好这一问题,一直是广大工作人员关注的重点问题之一。
一、架空线路覆冰的原因架空线路的覆冰是在初冬和初春时节(气温在-5 ℃左右),或者是在降雪或雨雪交加的天气里,在架空线路的导线、避雷线、绝缘子串等处均会有冰、霜和湿雪混合形成的冰层。
这是一层结实而又紧密的透明或半透明的冰层,形成覆冰层的原因,是由于在自然界物体上附着水滴,当气温下降时,这些水滴便凝结成冰,而且越结越厚。
有时,也会在导线表面上结上一层白霜,呈冰渣性质,其质量比坚实的覆冰轻得多,但其厚度却大得多。
一般当空气中有大量水分且有微风时,最易形成霜。
在湿雪降落时,湿雪一方面粘在导线上,同时又会浸透正在结冰的水,使冰层越来越厚,最厚可达10cm 以上。
当风向与线路平行时,覆冰的断面呈椭圆形;当风向与线路垂直时,覆冰的断面呈扇形,即在导线的一个侧面;当无风时,覆冰则是均匀的一层。
此外,覆冰还与线路走向有关,在冷、热空气的交汇处经过的线路,覆冰就更严重。
覆冰在导线或绝缘子上停留的时间也是不同的,这主要决定于气温的高低和风力的大小,短则几小时,长则达几天。
二、因覆冰而发生的事故导线和避雷线上的覆冰有时是很厚的,严重时会超过设计线路时所规定荷载。
如果导线、避雷线发生覆冰时还伴着强风,其荷载更要增加,这可能引起导线或避雷线断线,使金具和绝缘子串破坏,甚至使杆塔损坏。
尤其是扇形覆冰,它能使导线发生扭转,所以对金具和绝缘子串威协最大。
常见的线路覆冰事故有以下几种:杆塔因覆冰而损坏。
输配电线路覆冰的原因及防范对策摘要:为了能够提高输配电线路的运行状态,本文对输配电线路覆冰的原因进行分析,并且给出相关的防范措施,以期能给相关工作人员提供参考。
关键词:输配电;线路覆冰;原因;防范对策前言输配电线路覆冰会直接造成线路出现跳闸、断线、倒杆等问题,会直接导致整个电力系统无法安全、稳定的运行,甚至会导致重大事故的发生。
冰灾会直接造成输电线路出现断线、倒塔等严重问题,这是因为覆冰使得线路的承载性能无法达到使用的需要。
在进行输配电线路的维护管理中,为了可以更好的解决该问题,需要采取合理的措施,有效的预防覆冰的危害。
一、输配电线路覆冰的危害(一)引起导线的舞动、脱冰跳跃输电线路在正常运行中,需要承载覆冰的载荷,同时其还需要承受风力载荷等。
在覆冰的影响之下,如果自然环境中有风的存在,会直到导致线路产生的大幅度的低频振动的问题,进而导致导线脱冰的情况下,会产生舞动、跳动的问题。
导线覆冰不均匀的情况下,断面也会不均匀,在风里的持续影响之下,会产生低频、大振幅的舞动,从而导致了线路以及结构部件的损坏,甚至会出现严重的倒塌等事故问题。
(二)引起绝缘子串覆冰事故虽然绝缘子的位置上所增加的冰层其厚度一般比较小,总量也不大,但是却会导致其绝缘效果难以达到要求,进而出现闪络的问题,使得绝缘子受到严重的损坏,给线路的正常运行产生了极为不利的影响。
(三)造成导线短路事故导线与杆塔的排列方式会直接影响其承载重量,如果二者保持着垂直的状态,就会在温度的持续作用之下导致部分的覆冰出现脱落的问题,不同部分其称重会相差比较大,从而导致跳线问题的存在,进而引发线路短路的故障,给整个系统的正常运行造成了不良的影响。
(四)线路各档距覆冰不均引起事故因为整个线路的覆冰是不均的,会导致各个档距范围内的弧垂是不同的,对于严重覆冰危害的地区中,其导线荷载相对会比较大,导线下垂比较严重,进而导致了导线和地面距离比较小,甚至会引发严重危险问题的存在,造成安全事故的发生。
输电线路覆冰闪络故障原因分析及防范措施摘要:覆冰可以分为雨凇和雾凇两种类型。
与雾凇的干增长方式相比,雨凇的湿增长方式常造成导线和绝缘子覆冰程度的差异。
湿增长条件下,过冷水滴具有一定的流动性,不容易在导线上堆积,但容易形成冰凌,从而增加绝缘子的桥接程度。
因此在雨凇覆冰时,绝缘子的覆冰厚度可能并不严重,但形成了严重的桥接,短接了绝缘子空气间隙,从而造成了线路覆冰闪络。
本文以某500kV输电线路为例,对覆冰闪络故障进行分析,并制定相应的防范措施。
关键词:输电线路;覆冰闪络;故障原因;防范措施1输电线路覆冰闪络故障的成因导致输电线路出现覆冰闪络故障的原因主要有四点:一方面,覆冰受到气候条件的影响。
当外界环境温度低于0℃,如果云中或者是雾中的水滴遇到输电线路时,就可能由于碰撞作用而出现冻结现象。
同时,在近地面层存在着冷平流现象,当外界气温低于0℃,就可能出现覆冰现象。
尤其在冬季,由于四川地区气温相对较低,但是湿度较高,很容易导致输电线路出现覆冰现象。
如果外界的气温越低,并且低温现象持续的时间越长,那么覆冰的厚度将会显著提升。
这样一来,不仅会增加导线的荷载,导致塔架坍塌等问题,同时还不利于输电工作的正常开展。
另一方面,地貌、地域因素也影响着覆冰现象。
对于输电线路的覆冰问题来说,其对于导线的破坏程度不仅受到当地山坡地形走势的影响,同时也受到坡向、分水岭以及风口、台地等地貌地域因素的影响。
比如在冬季,由于温湿气候与寒冷气候相交替出现,将加剧覆冰问题的严重程度。
此外,外界的海拔高程以及输电线路的走向、导线悬挂高度也会对覆冰现象的形成产生影响。
随着海拔高度的不断增加,东西走向的线路覆冰问题将会更加严重。
另外,线路的自身条件也影响着覆冰现象。
比如线路中绝缘子、导线的外表形状、直径以及刚度等因素,直接对过冷却水滴以及云粒的附着效应产生影响。
2典型缺陷覆冰跳闸分析2011—2015年某网省公司电网220kV及以上输电线路跳闸统计情况显示,输电线路年均覆冰跳闸6次,特别是2013年,覆冰跳闸达11次,占该年省公司电网跳闸总数的18%,仅次于雷击跳闸和风偏跳闸。
由覆冰、舞动引发的输电线路倒杆(塔)、断线及跳闸事故,严重要挟到电网的安全稳定运行及供电靠得住性。
1 覆冰形成原因和进程导线覆冰首先是由气象条件决定的,是受温度、湿度、冷暖空气对流、环流和风等因素决定的综合物理现象。
云中或雾中的水滴在0℃或更低时与输电线路导线表面碰撞并冻结时,覆冰现象就产生了。
贵州省地处云贵高原,海拔在1500m以上,境内沟壑纵横,地势高低不平,空气潮湿,受西伯利亚寒流和太平洋暖湿气流的一路影响,2021年初贵州大面积的蒙受了覆冰危害。
导线表面发生覆冰现象必需知足以下几个条件:大气中必需有足够的过冷却水滴,过冷却水滴与导线接触,过冷却水滴当即冻结在导线表面。
覆冰按形成条件及性质可分为A、B、C、D、E五种类型。
A型称雨凇覆冰,是在冻雨期发生于低海拔地域的覆冰,持续时间一般较短,环境温度接近冰点,风相当大,积冰透明,在导线上的粘合力很强,冰的密度很高,雨凇覆冰是混合凇覆冰的低级阶段,由于冻雨持续期一般较短,因此,导线覆冰为纯粹的雨凇覆冰的情况相对较少。
B型称混合凇,当温度在冰点以下,风比较猛时,则形成混合凇。
在混合凇覆冰条件下,水滴冻结比较弱,积冰有时透明,有时不透明,冰在导线上粘合力很强。
导线长期暴露于湿气中,便形成混合凇。
混合凇是一个复合覆冰进程,密度较高,生长速度快,对导线危害特别严重。
C型称软雾凇,是由于山区低层云中含有的过冷水滴,在极低温度与风速较小情况下形成的。
这种积冰呈白色、不透明、晶状结构、密度小,在导线上附着力相当弱。
最初的结冰是单向的,由于导线机械失衡,逐渐围绕导线均匀散布,在此情况下,这种冰对导线一般不组成要挟。
D型和E型别离为白霜、雪,白霜是空气中湿气与0℃以下的物体接触时,湿气往冷物体表面凝合形成的,白霜在导线上的粘结力十分微弱,即即是轻轻地振动,也可使白霜离开所粘结导线的表面,与其他类型覆冰相较,白霜大体不对导线组成严重危害。
空气中的干雪或冰晶很难粘结到导线表面。
对线路覆冰的分析及保护措施分析近年来,随着气候变化的加剧,各种极端天气现象也愈加频繁。
其中,冰雪覆盖是导致电力线路堆积的主要原因之一,给电力系统的运行和供电带来严重影响。
为了保障电力设施的可靠供电,必须对线路覆冰进行分析和防护,以应对极端天气条件下的各种应急情况。
一、线路覆冰的分析1.影响因素线路覆冰主要受到以下影响:空气温度、水气分压、风速和线路导线温度等。
其中,水汽分压是影响线路覆冰的主要因素。
当空气温度低于0℃,空气中的水汽降华成冰晶时,如果水汽分压越大,则成冰的速度越快,形成的冰晶也越大。
2.判断和分级标准为了对线路覆冰进行判断和分级,国内外均有相应的标准。
国内主要采用《电力行业天气灾害分级标准》(DL/T959-2005)中的标准。
按照标准,分为四级,从未受到覆冰影响的为一级,覆冰程度最轻的为二级,三级为中度覆冰,四级为重度覆冰。
国外也有相应的标准,例如美国和加拿大的标准都是从0.3英寸、0.5英寸、0.75英寸、1英寸等不同等级进行划分。
3.影响(1)额定负荷下的传输容量降低冰工状态下的输电线路对于电流而言,相当于使线路截面积缩小,因此减小触电体上(或回路中)通过电流容量。
(2)线路间隔偏小覆冰导致线路间隔缩小,各线路之间相互影响,产生短路、击穿等故障,对系统造成了严重影响。
(3)线路存在安全隐患覆冰时,线路可能会折断或倒塌,对周围环境和人员造成安全隐患。
二、线路覆冰的保护措施1.预防措施(1)选用适合于寒冷、湿润地区的线路型号由于不同的导线材质和构造方式对冰雪覆盖的敏感程度不同,因此需要根据实际情况选择适合于当地气候条件的导线型号。
同时,应选用防冰、抗风导线、防震器、防结冰剂等等。
(2)按照规范要求对线路进行人工清理和设备维护在冰雪覆盖严重时,对线路进行集中清理,可以有效地减轻线路上的冰雪覆盖,对加强线路的抗冰性有很大帮助。
同时,应按照要求对线路设备进行检查和维修,保证其正常运行。
输电线路覆冰舞动原因与预防措施分析摘要:在输电线路施工过程中,覆冰舞动会带来损坏杆塔,线路跳闸等危害。
很多输电线路的舞动都与导线表面覆冰有关,往往是覆冰不均匀导致的,降雪或冻雨会在输电线路上造成覆冰,覆冰导线在风力作用下就会舞动,会给输电线路的安全运行带来很大隐患,甚至造成经济损失。
笔者分析了输电线路覆冰舞动的常见因素及危害,提出了治理对策,希望能给相关工作人员一些启发。
关键词:输电线路;覆冰舞动;措施引言高负荷电能输送载体是电力系统安全运行的重要生命线工程。
输电线路具备跨度大、韧性高等优势,对风激励、导线覆冰等外界荷载的反馈灵敏,便于产生振动过度破坏和极限情况下的不稳态断裂损害。
对中国影响结果研究:关于荷载作用因素和结构动力反应特点的特殊性,有着理论认知中的缺失和不够,而设计理论的限制性和不足,会让目前的输电线路防灾管理办法不完善,需要继续扩大根本性研究。
东北地区的气象特性,风、冰等环境荷载构成了荷载的复杂性,导致输电线路环境荷载响应非常复杂。
1研究背景1.1输电线路覆冰舞动原因分析通常认为,引起输电线路舞动的主要因素为导线覆冰、风激励、线路参数3个因素。
(1)导线覆冰。
由于北半球冬季中东西走向的山脉导线的迎风斜坡比背风坡上结积冰程度更严重,因此东西向山脉导线结冰通常也比南北向山脉导线的结积冰度更严重些;导线的悬挂点高度一般越高,结冰现象越要严重,因为此时空气环境中含有的饱和液态水含量要随着悬挂高度的进一步增加而急剧增加的;此外,大截面导体则更容易发生偏心结冰问题;分水岭附近和风口处地区的交通线路覆冰往往比境内其他特殊地形的更严重,河湖水体变化对线路覆冰率也有其显著地影响。
由于导体的冰覆盖不均匀,容易出现扇形、D形、新月形等不规则形状。
一旦风被激发,就会发生导线舞动。
(2)风激励。
早春和冬季,冷空气流和暖空气流的同时存在会引发风向的加速流动,这是一种风向的激励。
对于高压输电线路来说,对于开阔的地段,能够看出电路的设计可以控制风向与输电线路方向之间的夹角,在夹角较大的时候,就可以充分发挥风激励的作用,并且对线路的舞动有着一定的影响。
线路覆冰的成因、危害、防范措施由覆冰、舞动引起的输电线路倒杆(塔)、断线及跳闸事故,严重威胁到电网的安全稳定运行及供电可靠性。
1覆冰形成原因和过程导线覆冰首先是由气象条件决定的,是受温度、湿度、冷暖空气对流、环流以及风等因素决定的综合物理现象。
云中或雾中的水滴在0℃或更低时与输电线路导线表面碰撞并冻结时,覆冰现象就产生了。
贵州省地处云贵高原,海拔在1500m以上,境内沟壑纵横,地势高低不平,空气潮湿,受西伯利亚寒流和太平洋暖湿气流的共同影响,2008年初贵州大面积的遭受了覆冰危害。
导线表面发生覆冰现象必须满足以下几个条件:大气中必须有足够的过冷却水滴,过冷却水滴与导线接触,过冷却水滴立即冻结在导线表面。
覆冰按形成条件及性质可分为A、B、C、D、E五种类型。
A型称雨凇覆冰,是在冻雨期发生于低海拔地区的覆冰,持续时间一般较短,环境温度接近冰点,风相当大,积冰透明,在导线上的粘合力很强,冰的密度很高,雨凇覆冰是混合凇覆冰的初级阶段,由于冻雨持续期一般较短,因此,导线覆冰为纯粹的雨凇覆冰的情况相对较少。
B型称混合凇,当温度在冰点以下,风比较猛时,则形成混合凇。
在混合凇覆冰条件下,水滴冻结比较弱,积冰有时透明,有时不透明,冰在导线上粘合力很强。
导线长期暴露于湿气中,便形成混合凇。
混合凇是一个复合覆冰过程,密度较高,生长速度快,对导线危害特别严重。
C型称软雾凇,是由于山区低层云中含有的过冷水滴,在极低温度与风速较小情况下形成的。
这种积冰呈白色、不透明、晶状结构、密度小,在导线上附着力相当弱。
最初的结冰是单向的,由于导线机械失衡,逐渐围绕导线均匀分布,在此情况下,这种冰对导线一般不构成威胁。
D型和E型分别为白霜、雪,白霜是空气中湿气与0℃以下的物体接触时,湿气往冷物体表面凝合形成的,白霜在导线上的粘结力十分微弱,即使是轻轻地振动,也可以使白霜脱离所粘结导线的表面,与其他类型覆冰相比,白霜基本不对导线构成严重危害。
( 安全技术 )单位:_________________________姓名:_________________________日期:_________________________精品文档 / Word文档 / 文字可改线路覆冰的成因、危害、防范措施(通用版)Technical safety means that the pursuit of technology should also include ensuring that peoplemake mistakes线路覆冰的成因、危害、防范措施(通用版)由覆冰、舞动引起的输电线路倒杆(塔)、断线及跳闸事故,严重威胁到电网的安全稳定运行及供电可靠性。
1覆冰形成原因和过程导线覆冰首先是由气象条件决定的,是受温度、湿度、冷暖空气对流、环流以及风等因素决定的综合物理现象。
云中或雾中的水滴在0℃或更低时与输电线路导线表面碰撞并冻结时,覆冰现象就产生了。
贵州省地处云贵高原,海拔在1500m以上,境内沟壑纵横,地势高低不平,空气潮湿,受西伯利亚寒流和太平洋暖湿气流的共同影响,2008年初贵州大面积的遭受了覆冰危害。
导线表面发生覆冰现象必须满足以下几个条件:大气中必须有足够的过冷却水滴,过冷却水滴与导线接触,过冷却水滴立即冻结在导线表面。
覆冰按形成条件及性质可分为A、B、C、D、E五种类型。
A型称雨凇覆冰,是在冻雨期发生于低海拔地区的覆冰,持续时间一般较短,环境温度接近冰点,风相当大,积冰透明,在导线上的粘合力很强,冰的密度很高,雨凇覆冰是混合凇覆冰的初级阶段,由于冻雨持续期一般较短,因此,导线覆冰为纯粹的雨凇覆冰的情况相对较少。
B型称混合凇,当温度在冰点以下,风比较猛时,则形成混合凇。
在混合凇覆冰条件下,水滴冻结比较弱,积冰有时透明,有时不透明,冰在导线上粘合力很强。
导线长期暴露于湿气中,便形成混合凇。
混合凇是一个复合覆冰过程,密度较高,生长速度快,对导线危害特别严重。
C型称软雾凇,是由于山区低层云中含有的过冷水滴,在极低温度与风速较小情况下形成的。
这种积冰呈白色、不透明、晶状结构、密度小,在导线上附着力相当弱。
最初的结冰是单向的,由于导线机械失衡,逐渐围绕导线均匀分布,在此情况下,这种冰对导线一般不构成威胁。
D型和E型分别为白霜、雪,白霜是空气中湿气与0℃以下的物体接触时,湿气往冷物体表面凝合形成的,白霜在导线上的粘结力十分微弱,即使是轻轻地振动,也可以使白霜脱离所粘结导线的表面,与其他类型覆冰相比,白霜基本不对导线构成严重危害。
空气中的干雪或冰晶很难粘结到导线表面。
只有当空气中的雪为“湿雪”时,导线才会出现积雪现象。
当有强风时,雪片易被风吹落,导线覆雪不可能发生,故导线覆雪受风速制约,因此平原地区或低地势无风地区,导线覆雪现象较山区常见。
导线覆冰的基本物理过程是严冬或初春季节,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,这时如果气温再升高,雨凇则开始融化,如天气继续转晴,则覆冰过程就停止;这时如果天气骤然变冷,出现雨雪天气,冻雨和雪则在粘结强度较高的雨凇面上迅速增长,形成较厚的冰层;如温度继续下降至-15~-8℃,原有冰层外则积覆雾凇。
在这样一个过程中,出现多次晴~冷变化天气,短暂的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。
2影响覆冰的因素当具备了形成覆冰的温度和水汽条件后,风对导线覆冰起着重要的作用。
它可将大量的过冷却水滴不断地输向线路,与导线碰撞而被截获并逐步增大形成覆冰现象。
据观测,覆冰首先在导线迎风面上成长,当迎风面达到某一覆冰厚度时,导线因重力作用而产生扭转,从而出现了新的迎风面。
这样,导线通过不断扭转而使覆冰逐步增大,最终导线上形成圆形或椭圆形的覆冰。
除了风速的大小对覆冰有影响外,风向与导线平行时,或当与导线之间的夹角小于45°或大于150°时,覆冰较轻;风向与导线垂直或风向与导线之间的夹角大于45°或小于150°时,覆冰比较严重。
除了风速大小和风向会影响覆冰外,线路走向和导线悬挂高度及导线直径都会影响到导线的覆冰力学。
一般来说,我国东西走向的导线覆冰,普遍较南北走向的导线覆冰严重,因此在重冰区线路走线时,尽量避免呈东西走向。
导线悬挂高度越高,覆冰越严重,因为空气中液水含量随高度的增加而升高,有利于覆冰的形成。
另外,导线越粗覆冰也越严重。
3输电线路覆冰危害的特点3.1线路覆冰倒杆(塔)断线的特点线路覆冰倒杆(塔)断线的特点:一是由于覆冰时杆(塔)两侧的张力不平衡造成的。
在一些地形起伏较大的地区,两相邻的杆(塔)在高度和距离上存在很大的差距,在还未覆冰时两侧就形成了较大的不平衡张力,当线路上出现大密度的覆冰时,杆(塔)两侧的不平衡张力加剧,当张力不断加大,直至到达杆(塔)、导线所能承受的极限时,就出现了导线断落或杆(塔)倒塌的现象。
因此,在灾后恢复和未来的设计改造中,应尽量避免大高度差、大距离和大转角。
二是线路上有大密度的雨凇覆冰时,因为雨凇覆冰是“湿”度增长过程,其粘附能力强,不易掉落。
在风的激励下,导线会产生大振幅、低频率的自激振动。
当舞动的时间过长时,会使导线、绝缘子、金具、杆(塔)受不平衡冲击疲劳损伤。
3.2覆冰绝缘子串的闪络特性绝缘子的冰闪是冰害的另一种,当绝缘子发生覆冰现象后,在特定温度下使绝缘子表面覆冰或被冰凌桥接后,绝缘强度下降,泄漏距离缩短。
在融冰过程中冰体表面或冰晶体表面的水膜会很快溶解污秽物中的电解质,并提高融冰水或冰面水膜的导电率,引起绝缘子串电压分布的畸变(而且还会引起单片绝缘子表面电压分布的畸变),从而降低覆冰绝缘子串的闪络电压。
大气中的污秽微粒直接沉降在绝缘子表面或作为凝聚核包含在雾中,将会使绝缘子覆冰融化时,冰水电导率进一步增加。
另外有关试验数据表明,覆冰越重、电压分布畸变越大,绝缘子串两端,特别是高压引线端绝缘子承受电压百分数越高,最终造成冰闪事故。
实际上,纯冰的电阻很高,完全可以满足电力系统安全运行的要求,只有当冰中混杂有导电杂质后,覆冰绝缘子的闪络电压才会降低。
这不仅因为冰闪是由于冰中含有污秽等导电杂质造成的,而且从污秽绝缘子和覆冰绝缘子的耐受电压和闪络机理也可发现其相似性。
图1为覆冰绝缘子交流耐受电压和污秽绝缘子交流耐受电压的比较。
图1覆冰绝缘子与污秽绝缘子交流耐受电压的比较从图1中曲线可知,除了两者耐受电压的数值有差异外,覆冰绝缘子与污秽绝缘子的耐受电压随等值附盐密度的变化趋势基本一致。
4冰害的防治措施冰害对输电线路的安全稳定运行产生很大的影响,因此必须采取有效的措施,防治冰害事故的发生。
一般而言,防止输电线路冰害事故的最重要方法,是在设计阶段采取有效措施,尽量避开不利的地形,即尽量避开最严重的覆冰地段或“避重就轻”。
线路宜沿起伏不大的地形走线,尽量避免横跨垭口、风道和通过湖泊、水库等容易覆冰的地带,翻越山岭时应避免大档距、大高差,沿山岭通过时,宜沿覆冰季节背风向阳而走线,应避免转角点架设在开阔的山脊上,且转角角度不宜过大等,达到减少覆冰概率和减轻覆冰程度的目的。
4.1经过重冰区的输电线路应严格按《重冰区架空输电线路设计规定》进行设计对于档距较大的重覆冰地段,采取增加杆塔、缩小档距的措施,以增加导线的过载能力,减轻杆塔荷载,减小不均匀脱冰时导线、地线相碰撞的机遇。
对重覆冰区新建线路应尽量避免大档距,使重覆冰区线路档距较为均匀。
增加输电线路的覆冰承载能力,还可以在不改变原有杆(塔)位置的情况下,将钢芯铝绞线更换为新型的钢芯铝合金导线,以LGJ-400型导线为例,可将其换为新型HL4GJQ-400,这样既保证了线路的输电能力,又满足覆冰过载时导线的安全运行。
杆(塔)的承载没有增大,反而减小。
HL4GJQ-400钢芯铝合金导线比LGJ-400钢芯铝绞线抗拉强度增大1.26倍、重量降低9.35%。
在同等地理、气象条件下,新选择的导线、避雷线组合比原设计的导线、避雷线组合的抗覆冰性能大大改善。
当线路走向、杆(塔)位不变的条件下,导线由LGJ-400钢芯铝绞线更换成HL4GJQ-400钢芯铝合金导线后,最大使用张力由58224.5N降至57196N,每米导线覆冰时的垂直荷重由63.93N降为62.3N,避雷线规格不变,每米避雷线覆冰时垂直荷重不变,但最大使用张力由原来的47462.7N降为39275.3N,从垂直荷载和水平张力的数据显示,杆(塔)的荷载有了明显的降低,杆(塔)的安全储备得到明显提高。
导线的最大使用应力相同,HL4GJQ-400的比载较LGJ-400的小,故对地距离、交叉跨越距离有所改善。
导线的安全系数由2.22(按新手册实为2.109)提高到2.6655,避雷线的安全系数由2.5(按新手册实为2.225)提高到2.8倍,导线、避雷线的安全系数均提高1.26倍,覆冰的过载能力得到了较大提高,按50mm 冰区校验已能满足规程要求。
4.2绝缘子串的防冰由于绝缘子串结构、形状复杂,在自然环境条件下的风向、风速及湿沉降水种类等的作用下,绝缘子的覆冰形状千姿百态,因此要防止运行线路的绝缘子串覆冰有较大的难度。
根据前面的论述及分析,运行中的覆冰绝缘子串发生闪络的主要过程是,被冰凌桥接的绝缘子串处于融冰状态时,电导率高的融冰水形成水帘,导致绝缘子串裙边之间形成闪络通道,从而发生绝缘子串闪络。
因此,阻断绝缘子串裙边融冰水形成水帘,是防止绝缘子串发生冰闪的一种有效方法。
而绝缘子串水平悬挂、V型串、斜向悬挂等,则可起到防止融冰水形成垂直水帘的作用。
4.2.1悬式绝缘子串增加大盘径伞裙阻隔法·大盘径绝缘子隔断:在直线悬式瓷绝缘子串的上部、中部、下部各更换一片大盘径绝缘子,阻断了整串绝缘子冰凌的桥接通路。
·特制合成绝缘子:向合成绝缘子生产厂家定做上、中、下各有一片特大伞裙的合成绝缘子,将原运行的合成绝缘子替换下来。
·合成绝缘子加大盘径绝缘子:在原来运行的合成绝缘子上方加一片大盘径瓷绝缘子。
·粘贴大伞裙或绝缘板:加特制伞裙或绝缘板(草帽型),通过将原有普通合成绝缘子采用粘贴或热塑等方法,将特制大伞裙固定为一体或采用加草帽型绝缘板。
4.2.2悬垂绝缘子串斜挂法绝缘子串水平悬挂或V型悬挂以及倒V型悬挂,均可提高覆冰绝缘子串的冰闪电压,而对于直线杆塔来说悬垂绝缘子串,改水平悬挂或V型悬挂是有较大的困难,而改为倒V型悬挂工作量也很大,而“架空送电线路运行规程”中规定,直线杆塔的绝缘子串顺线路方向的偏斜角不得大于7.5°,这是从直线杆塔两侧的导线档距内的受力平衡来考虑的。
如果考虑了两侧的平衡,有意识地将顺线路方向的绝缘子串偏斜角加大,这样也可以改善覆冰绝缘子的冰闪电压。