[科普中國(guó)]-線路覆冰

冷的雨滴降落到了溫度低于冰點(diǎn)（0℃）的物體上就形成雨?。P(guān)于雨凇的說(shuō)明請(qǐng)看對(duì)應(yīng)說(shuō)明）。如果是凝結(jié)在電線上，就使電線覆冰。這就是電線覆冰。如果一個(gè)范圍內(nèi)的所有電線都被冰包住，這就是線路覆冰。

簡(jiǎn)介線路覆冰就是指一個(gè)范圍內(nèi)的所有電線都被冰包住的狀況。冷的雨滴降落到溫度低于冰點(diǎn)（0℃）的物體上，就形成雨凇。如果發(fā)生是凝結(jié)在電線上，就會(huì)使電線覆冰。1

類型雨凇覆冰是在凍雨期發(fā)生于低海拔地區(qū)的覆冰，持續(xù)時(shí)間一般較短，環(huán)境溫度接近冰點(diǎn)，風(fēng)相當(dāng)大，積冰透明，在導(dǎo)線上的粘合力很強(qiáng)，冰的密度很高，雨凇覆冰是混合凇覆冰的初級(jí)階段，由于凍雨持續(xù)期一般較短，因此，導(dǎo)線覆冰為純粹的雨凇覆冰的情況相對(duì)較少。2

混合凇當(dāng)溫度在冰點(diǎn)以下，風(fēng)比較猛時(shí)，則形成混合凇。在混合凇覆冰條件下，水滴凍結(jié)比較弱，積冰有時(shí)透明，有時(shí)不透明，冰在導(dǎo)線上粘合力很強(qiáng)。導(dǎo)線長(zhǎng)期暴露于濕氣中，便形成混合凇?；旌馅∈且粋€(gè)復(fù)合覆冰過(guò)程，密度較高，生長(zhǎng)速度快，對(duì)導(dǎo)線危害特別嚴(yán)重。2

軟霧凇輕霧凇是由于山區(qū)低層云中含有的過(guò)冷水滴，在極低溫度與風(fēng)速較小情況下形成的。這種積冰呈白色、不透明、晶狀結(jié)構(gòu)、密度小，在導(dǎo)線上附著力相當(dāng)弱。最初的結(jié)冰是單向的，由于導(dǎo)線機(jī)械失衡，逐漸圍繞導(dǎo)線均勻分布，在此情況下，這種冰對(duì)導(dǎo)線一般不構(gòu)成威脅。2

白霜白霜是空氣中濕氣與0℃以下的物體接觸時(shí)，濕氣往冷物體表面凝合形成的，白霜在導(dǎo)線上的粘結(jié)力十分微弱，即使是輕輕地振動(dòng)，也可以使白霜脫離所粘結(jié)導(dǎo)線的表面，與其他類型覆冰相比，白霜基本不對(duì)導(dǎo)線構(gòu)成嚴(yán)重危害。

雪空氣中的干雪或冰晶很難粘結(jié)到導(dǎo)線表面。只有當(dāng)空氣中的雪為“濕雪”時(shí)，導(dǎo)線才會(huì)出現(xiàn)積雪現(xiàn)象。當(dāng)有強(qiáng)風(fēng)時(shí)，雪片易被風(fēng)吹落，導(dǎo)線覆雪不可能發(fā)生，故導(dǎo)線覆雪受風(fēng)速制約，因此平原地區(qū)或低地勢(shì)無(wú)風(fēng)地區(qū)，導(dǎo)線覆雪現(xiàn)象較山區(qū)常見(jiàn)。

形成影響機(jī)械荷載增大隨著覆冰的增加，電線、絕緣子串和桿塔上所承受的冰的重量以及覆冰后因受風(fēng)面積加大而增加了風(fēng)壓。當(dāng)冰、風(fēng)綜合荷載超過(guò)上述部件的強(qiáng)度的允許值時(shí)， 線路就會(huì)損壞。

受地形、地物、風(fēng)向和風(fēng)力等因素的影響，線路桿塔兩側(cè)電線覆冰可能不均勻冰雪融化時(shí)， 由于氣溫回升和風(fēng)振等條件的差異， 也會(huì)產(chǎn)生兩側(cè)不同期脫冰的現(xiàn)象。當(dāng)連續(xù)檔線路上不均勻覆冰和不同期脫冰所引起的荷載出現(xiàn)某種不利的組合情況時(shí)， 桿塔受到很大扭矩和彎矩而遭到破壞，是比較常見(jiàn)的。不均勻覆冰產(chǎn)生的不平衡張力， 還會(huì)導(dǎo)致電線在線夾處斷股甚至被拉斷。

絕緣強(qiáng)度降低絕緣子串覆冰后，泄漏電阻下降，電壓分布不均勻程度加劇。隨著覆冰增加，絕緣子串中局部電位梯度較高處會(huì)出現(xiàn)輝光放電， 并伴有融化水滲出。如果泄漏電流繼續(xù)增大，則輝光放電逐步轉(zhuǎn)化為白色弧光；待融化水貫通絕緣子串的大部分表面，局部放電將迅速發(fā)展成全串閃絡(luò)，造成線路接地跳閘。一般情況下絕緣子串覆冰達(dá)30mm以上， 就有可能最終發(fā)展成全串閃絡(luò)。增大絕緣子串的長(zhǎng)度，或改用V型串，可減少融化水貫通冰凌表面的機(jī)率， 防止閃絡(luò)事故。

此外，導(dǎo)線、地線覆冰超載，不均勻覆冰和不同期脫冰引起弧垂變化，以致檔距中央導(dǎo)、地線間距離減小以及導(dǎo)線對(duì)地面或交叉跨越物的凈空距離減小而引起放電，也屬于絕緣強(qiáng)度降低的事故。導(dǎo)線覆冰舞動(dòng)和導(dǎo)線脫冰跳躍等特殊型式的運(yùn)動(dòng)， 往往也造成線路部件損壞和絕緣間隙擊穿的事故。

技術(shù)對(duì)策為避免或減少覆冰引起的事故， 在可能出現(xiàn)嚴(yán)重覆冰的地區(qū)建設(shè)輸電線路時(shí)，應(yīng)采取如下技術(shù)對(duì)策：①選線時(shí)應(yīng)盡可能避開(kāi)明顯的容易形成嚴(yán)重覆冰的地段或塔位。②提高線路設(shè)計(jì)的安全標(biāo)準(zhǔn)，增強(qiáng)抗冰能力。③考慮運(yùn)行中采用大電流融冰。④采用防覆冰導(dǎo)線、或居里合金套筒防冰等裝置。⑤覆冰事故出現(xiàn)頻繁的線路進(jìn)行技術(shù)改造或改變線路路徑。各項(xiàng)對(duì)策中，大電流融冰僅適合于電壓較低的小導(dǎo)線線路；對(duì)于大容量、大導(dǎo)線的超高壓線路，融冰需要很大功率，難以實(shí)現(xiàn)。防冰導(dǎo)線和其他防冰裝置還缺少成熟的應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)。因此，對(duì)于路徑難以避開(kāi)重冰區(qū)的線路，主要還是采取提高設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)增強(qiáng)抗冰能力的措施。但大幅度提高設(shè)計(jì)安全標(biāo)準(zhǔn)將使線路造價(jià)急劇上升，而且在勘察設(shè)計(jì)時(shí)要準(zhǔn)確預(yù)計(jì)沿線可能出現(xiàn)的最大覆冰厚度往往是很難的。因此，既要保證安全也要合理控制工程造價(jià)是重冰線路的重要研究課題。

災(zāi)害事件2008年1月下旬我國(guó)中部就出現(xiàn)了嚴(yán)重的線路覆冰，造成10多個(gè)省的部分電力供應(yīng)中斷。一則報(bào)道說(shuō)：（2008年）長(zhǎng)沙1月27日訊（記者 謝倫丁 攝影 劉肚文）來(lái)自湖南省送變電公司的消息，之前下午14：40，該公司下屬送電三分公司在執(zhí)行華電長(zhǎng)沙電廠沙坪變電站500千伏線路人工除冰任務(wù)時(shí)，因線路覆冰太厚，鐵塔不堪重負(fù)發(fā)生坍塌，導(dǎo)致三名搶修作業(yè)人員死亡。

按照湖南送變電公司安排，送電三分公司于26日組織對(duì)該線路進(jìn)行人工除冰。當(dāng)時(shí)，鐵塔上絕緣子串及導(dǎo)地線覆冰厚度大大超過(guò)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。羅海文、羅長(zhǎng)明、周景華三個(gè)人為一組，負(fù)責(zé)43號(hào)鐵塔的覆冰清除任務(wù)。

他們?cè)陔x地面50多米高的導(dǎo)線上和絕緣子串上，用木棒、扳手敲掉冰塊。當(dāng)作業(yè)進(jìn)行到下午14時(shí)40分，因鐵塔不堪冰雪重負(fù)，44號(hào)、43號(hào)、41號(hào)鐵塔頃刻倒下，當(dāng)時(shí)正在43號(hào)塔上作業(yè)的周景華被鋒利的角鐵截?cái)嗔讼翟谏砩系谋ｋU(xiǎn)繩和安全帶，從50多米的高空墜落，當(dāng)即死亡。在同一塔上敲冰的羅長(zhǎng)民、羅海文也隨鐵塔轟然倒下，身受重傷。聞?dòng)嵹s來(lái)的搶險(xiǎn)隊(duì)員，將他倆迅速送往163醫(yī)院搶救，終因傷勢(shì)過(guò)重，搶救無(wú)效死亡。（氣象港，2008.01.28）

另外根據(jù)新華社報(bào)道：記者在廣西北部全州、灌陽(yáng)、資源等地采訪時(shí)看到，平時(shí)手指頭粗的電線，受到冰雪襲擊后，裹上了一整圈厚厚的冰凌，比手臂還粗，很多地方的電線桿歪歪斜斜，不堪重負(fù)。每隔2－3公里，就能看到倒伏的電線桿。1月22日以來(lái)，全州、灌陽(yáng)、資源三縣就無(wú)法持續(xù)供電。2

在湖南，電網(wǎng)骨干線路覆冰總長(zhǎng)度近6000公里，上萬(wàn)名電力職工奔波在風(fēng)雪交加的山區(qū)搶修“凍傷”的電網(wǎng)。在受冰雪災(zāi)害最為嚴(yán)重的貴州省，全省電網(wǎng)500千伏網(wǎng)架基本癱瘓，41個(gè)市縣受到停電影響。1

本詞條內(nèi)容貢獻(xiàn)者為:

張勇 - 副教授 - 西南大學(xué)資源環(huán)境學(xué)院