广西电力导线覆冰特点及观测
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广西导线覆冰特点及观测
西 南 电 力 设 计 院
2010年 3月 成 都
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1 导线覆冰特点
导线覆冰是电力和气象工作者十分关心和亟待解决的难题之一。一般来说，导线覆冰的必要气象条件是：具有足可以冻结的气温，即0℃以下；具有较高的湿度，即空气相对湿度一般在85％以上；具有使空气中水滴运动之风速。
导线覆冰的大小区别主要体现在厚度、密度及单位长度覆冰量的差别上。影响导线覆冰的因素很多，主要有气象条件、地形及地理条件、海拔高程。
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。在覆冰过程中，风对导线覆冰起着重要的作用，它将大量过冷却水滴源源不断地输向送电线路，与导线相碰撞，被导线捕获而加速覆冰，除了风速的大小对覆冰有影响外，风向也是决定导线覆冰轻重的重要参数。因此，气象参数对电力系统覆冰有决定性影响。
同时，导线覆冰的轻重还取决于所在地的经纬度即所处的地理位置，山脉走向、高度、山体的结构特征、坡向与分水岭、台地、风口、江湖水体等因素，在山区导线覆冰受地形及地理的制约更为严重。
导线覆冰对电网的安全运行造成严重威胁，目前开展导线覆冰观测业务的气象站相对较少，加之西南地区严重覆冰区多出现在台站稀少的高海拔地区，因此，由气象站的覆冰资料推算输电线路设计冰厚还有局限性。2008年年初南方发生的冰冻雨雪灾害，持续时间长、波及范围广、强度大，给我国造成了巨大的损失。所以电力部门和气象部门越来越重视导线覆冰问题研究。
广西位于云贵高原的东南，总的地势是由西北向东南倾斜。境内 3 山多田少，海拔800m以上的中山地带，占全区总面积的34.8%；广西桂东北边缘山脉，包括苗儿山、越城岭、海洋山、都庞岭、萌淆岭等，是我国南岭山脉的组成部分；苗儿山主峰海拔2141m，为广西最高峰。
广西桂北输电线路通道属南亚热带季风气候区，由于受冬、夏季风的交替影响，广西降水量的季节变化不均，干湿季分明。4～9月为雨季，其降水量占全年降水量的70～85%；10～3月为干季，广西各地年平均日照小时数地域分布不均，其特点是：南部多、北部少；河谷平原多、丘陵山区少。
冬季，华南静止锋是影响区域的重要天气系统，多出现于冬春季节，暖气团的稳定性决定着区域覆冰性质与范围，静止锋的停留时间决定着覆冰量级与持续时间。
2 覆冰观测的基本内容
2.1.1 观测一次覆冰过程的开始时间、终止时间和导线覆冰观测时间。
2.1.2观测一次覆冰过程的最大覆冰长直径（简称：长径），覆冰短直径（简称：短径）及其最大覆冰重量（在导线覆冰过程崩溃前开始测量），为更准确计算覆冰密度亦可同时量取最大覆冰围长（即周长）。
当出现大覆冰过程持续时间较长时，其测量覆冰长径、短径、冰重、围长的次数应不少于2～3次（包括一次覆冰过程的覆冰长径、短径、冰重、围长等量大值在内）。
如有条件可增加每次覆冰过程的冰重增长率观测项目。
2.1.3 观测覆冰种类及覆冰内部结构特性与外部形状的描述。
2.1.4 覆冰时的同时气象要素（温度、湿度、风向、风速）及天气现象的观测，同时对一次覆冰过程前后出现的天气情况详细描述并记录 4 在观冰簿纪要栏内。如降雨，毛毛雨，降雪，起雾，雾的浓度，雾消散，刮风，寒潮天气等。
2.1.5 对一次导线覆冰过程出现的特殊情况，以及导线覆冰上面有堆雪现象及其变化，覆冰增长的变化，自然脱冰或某种原因出现的脱冰现象，周围地物（包括通讯线）覆冰情况均应在观冰簿纪要栏内详细记载。
3 覆冰观测项目及方法
3.1.1 覆冰种类
覆冰种类常见的有三种，即雨淞、雾淞和雨雾淞混合冻结。不常见的有湿雪层和冻结雪、堆雪。
覆冰种类的判断依据覆冰天气条件（气温、风、湿度、天气现象），手感眼观，在覆冰过程的起始发展阶段而定。
3.1.2 覆冰期
全年度覆冰期，即当年开始覆冰之日至次年覆冰结束之日的全部时间；一次覆冰（过程）期，即覆冰从开始出现的时间，到覆冰完全消失的时间。一次覆冰期，包括三个覆冰阶段：起始发展期、保持期和消融崩溃期。
3.1.3 覆冰期及覆冰种类的记录符号
见表1： 5 各覆冰期及覆冰种类记录符号表
表1
冰
期
种 类 发 展 保 持 消融、崩溃
雨 淞 ～ ～b ～x
雾 淞 V V b V x
雨淞和雾淞的混合冻结 ～V ～V b ～V x
说明：下标b、x为拼音文字，前者代表“保持”之意，后者代表“消融”之意。
3.1.4 冰层长直径及短直径
（1） 冰层长直径（简称长径）和短直径（简称短径），用游标卡尺或钢卷尺在导线上测量，数值以毫m为单位，并准确到毫m。
（2 ） 冰层长径是指垂直于导线上冰层最大的数值线，导线直径包括在内，冰层短径，是指在导线截面上垂直于冰层长径方向上的最大数值线。
一般情况是覆冰长径大于短径，只有当覆冰呈圆形时，两者才相等。当导线直径较大（例如4＃线）时，覆冰又较小的少数情况下，冰层短径可小于导线直径，此时冰层短径不包括导线直径在内。
冰层的表面除雨淞较光滑平整外，雾淞和混合冻结均是参差不齐（见下图），因此导线上各点冰层截面不完全相同。为获得均值，在一般情况下，冰层长径和短径应在导线的中央部分测量。冰层上的隆突部分，如冰溜、冰柱、冰针等，若数量很少，测量时可不考虑，若 6 隆突部分数量较多，分布较密，测量时应适当加以平均（即选择代表段测量）。各种覆冰形状截面长径和短径测量法见图
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将合箱轻轻卡住导线，用刮冰刀小心取下冰层，连同合箱一起称重，合箱面上已标好合箱重量，相减即得冰层净重（准确到克），再乘以4，即为1m长的冰层重量。
当导线覆冰因各种原因没有25cm长，或虽有25cm长而代表性不足时，应取其它段有代表性的，非25cm长的覆冰段（一般最短不得小于10cm）冰层称重，用下述公式换算成1m长冰重。
1m长冰层重量（克）＝）冰层净重（）冰层长度（）（gcmcm100
如覆冰为雨淞时，应用刮冰刀或徒手轻轻刮（弄）下冰，如覆冰为雾淞或混合冻结时，覆冰截面往往较大，此时应用一只手将合箱从导线下方向水平端好，另一只手用刮冰刀或徒手把冰层轻轻刮下或扒入合箱，切忌用合箱猛扣导线来回刮冰，以致引起震动，把其它冰层抖掉。
每次称重完毕，应用清洁毛巾把合箱内的冰层清除干净，下次备用。
3.1.5 覆冰特性描述
描述覆冰种类的特性，内部组织结构和混合冻结中雨雾淞所占的比例等。以眼观手感为准，所占比例以覆冰长径为准。
3.1.6 覆冰同时气象要素
每次进行测冰时，先观测温度、湿球温度、风向风速（手持风速仪观测的风速为一分钟平均值），天气现象等气象要素，并记入观冰簿气象要素栏内。再由干湿球温度值查表计算相对湿度值填入相对湿度栏内。
如须进行一次覆冰过程发展、保持、崩溃期三个阶段的测冰时，相应的进行三个阶段的同时气象要素观测，记录方法同上。当观冰簿 8 无发展、保持、崩溃期三个阶段的同时气象要素栏时，则应在纪要栏内记载。
3.1.7其它观测
（1） 树枝覆冰观测，一应选择代表树种和树枝直径（一般4～30mm），二应选择基本上呈东西向（或南北向）的水平树枝，测量高度及树种在备注栏中注明。
（2） 通讯线覆冰观测，一应选择离站址最近且有代表性的地形段，二是在观测时备好必要工具（如爬勾、梯子、保护绳等），三是注意通讯线方向，尽可能选择与观测架同向（东西或南北向），或者与规划线路同向，便于资料的分析利用。
（3） 覆冰时云雾含水量及滴谱、探空测量等项目，视需要情况、临时拟定。
（4） 其他送电线路观测，可尽量多拍摄照片、摄像，尤其是脱冰期的对比观测。在特大冰期间，应密切注视天气变化，抓住有对比价值的资料。
4 观测程序
把握覆冰过程中的三个覆冰阶段的观测，所有的观测项目均在这三个覆冰阶段中进行。
4.1 掌握覆冰过程的起始发展阶段，需注意以下几点：
4.1.1 覆冰过程的开始时间。密切注视天气变化征兆，例如气温下降、风向转变、起雾（或毛毛雨）等。
4.1.2 加强巡视观察，有条件的测站每隔15至30分钟巡视一遍，无条件的测站，也应尽可能安排巡视，每次巡视时，应清除一小段（约10cm长）冰层，待下次巡视时，以便根据这段光裸导线是否覆冰、覆冰种类、覆冰阶段变化作出可靠判断。 9 4.1.3 覆冰种类判断：在覆冰初期要特别留心。例如在气温0.0℃左右下毛毛雨，可能形成玻璃状雨淞，此时，需用手在导线上轻轻抹一下，感觉出导线表面光滑晶亮时，说明已经覆有雨淞，稍后，即可看出薄薄一层玻璃状雨淞。如为雾淞，覆冰时则气温在0.0℃以下，同时很细密的浓雾，或伴随下雪天气，导线表面有白色的肉眼可见的颗粒状松脆的薄薄冰层。
4.2 覆冰保持阶段，即覆冰停止发展后，根据当时天气情况估计不会再发展时，应本着“能测得本次覆冰过程的最大尺寸和重量、观测时间比较方便”的原则，进行观测。
本阶段是测冰的关键阶段，观冰站的成果质量、极值大小，主要表现在这个阶段的实测资料。
4.3 覆冰消融阶段，进入本阶段的特点是天气有较显著的变化，如风向转为较干燥的西南风，风力较大，气温升高，天空少云，转晴。往往覆冰消融崩溃极为迅速，尤其开春后的覆冰。
4.4 要尽可能把握一次覆冰过程的保持阶段，抓住极值，特别是复杂的覆冰过程。要随时总结经验，掌握覆冰过程规律，不遗漏任何过程极值。
4.5 测冰时，一个观测小组至少配备三人，一人记录、一人测冰、一人取冰，记录者要校正监督测冰取冰的正确性。观测完毕后，一当发现冰层尺寸及重量有误时，要立即重新补测，直到正确为止。
5 观测记录整理
5.1 只编制年度报表，按年报表项目填写。应统计年度极值，进行年度覆冰综述，主要内容为年度覆冰次数（观测次数），覆冰极值情况（为观测日期、覆冰编号、种类、长短径及重量等），需要特殊注明的情况，如极值测量因某种原因欠准，覆冰缺测等。
