[科普中國]-覆冰區(qū)

覆冰區(qū)是指可能發(fā)生線路覆冰的地區(qū)。導(dǎo)線覆冰是受氣象、地形及溫度、濕度、冷暖空氣對流、環(huán)流以及風(fēng)等因素影響的綜合物理現(xiàn)象。根據(jù)中國氣象局出版的《地面氣象觀測規(guī)范》，在自然條件下發(fā)生的輸電線路覆冰現(xiàn)象包括雨凇、霧凇、濕雪和霧淞與雨淞混合凍結(jié)等5種類型。

簡介針對河南段線路開展覆冰機(jī)理的研究，結(jié)合河南省氣象局提供的沿線歷年氣象資料以及現(xiàn)場考察的地形地貌特征，分析特高壓線路微氣候、微地形特點，從而合理地劃分河南段線路覆冰區(qū)，以此有效指導(dǎo)特高壓輸電線路運行維護(hù)管理，運行單位可根據(jù)已劃分的覆冰區(qū)， 結(jié)合運行經(jīng)驗制定針對性的巡視、檢修專項措施，從而提高管理水平和工作效率1。

輸電線路導(dǎo)線覆冰的影響因素導(dǎo)線覆冰是受氣象、地形及溫度、濕度、冷暖空氣對流、環(huán)流以及風(fēng)等因素影響的綜合物理現(xiàn)象。根據(jù)中國氣象局出版的《地面氣象觀測規(guī)范》，在自然條件下發(fā)生的輸電線路覆冰現(xiàn)象包括雨凇、霧凇、濕雪和霧淞與雨淞混合凍結(jié)等5種類型，經(jīng)調(diào)查分析得出該工程河南境內(nèi)輸電線路覆冰主要有3種類型：雨凇、霧凇和濕雪凍結(jié)。在歷年的最大輸電線路覆冰中，50%~90%為雨??；以霧凇為主的地區(qū)較少，主要分布在安陽、商丘、三門峽等少數(shù)地區(qū)；由濕雪形成的最大覆冰所占比例較小，多數(shù)在10%以下。顯而易見，在河南最易對架空線造成危害的導(dǎo)線覆冰是雨凇，其次是霧凇。影響導(dǎo)線覆冰的因素主要有以下幾個方面。

1.氣象因素

根據(jù)統(tǒng)計分析，在雨雪天氣下，導(dǎo)線覆冰的必要氣象條件為：具有可凍結(jié)的氣溫，即0℃以下；具有較高的濕度并有降水，即空氣相對濕度一般在85%以上；具有可使空氣中水滴運動的風(fēng)速，即大于1.0m/s。覆冰與風(fēng)速、風(fēng)向關(guān)系比較密切。風(fēng)速在2～10m/s 范圍內(nèi)，風(fēng)速越大，越有利于覆冰的形成，而且覆冰厚度隨著風(fēng)速的增大而增厚。當(dāng)風(fēng)速超過這一范圍時，風(fēng)速越大，反而不利于覆冰的形成。同時，覆冰與風(fēng)向有十分密切的關(guān)系，當(dāng)風(fēng)向與電線正交時，最有利于覆冰厚度的增長。

2.季節(jié)因素

輸電線路導(dǎo)線覆冰主要發(fā)生在前一年11月至次年3月之間，尤其在入冬和倒春寒時，覆冰發(fā)生的概率最高。因為這兩個季節(jié)空氣濕度較大，多發(fā)連陰雨天氣，且最低氣溫常在0℃以下。

3.海拔高度因素

就同一地區(qū)來說，一般海拔高度越高，越易覆冰，覆冰也越厚，且多為霧凇；海拔高度較低處，其冰厚較薄，多為雨凇或混合凍結(jié)。這是因為近地層內(nèi)風(fēng)速和霧的密度隨離地高度的增加而增大的緣故。

4.導(dǎo)線懸掛高度因素

導(dǎo)線懸掛高度越高，覆冰越嚴(yán)重，因為空氣中液態(tài)水含量隨高度的增加而升高。風(fēng)速越大、液態(tài)水含量越高，單位時間內(nèi)向?qū)Ь€輸送的水滴越多，覆冰也越嚴(yán)重。因此，覆冰隨懸掛高度的升高而增加。

5.地形因素

受風(fēng)條件比較好的突出地形或者空氣水分較充足的地區(qū)，其覆冰程度也比較嚴(yán)重。典型性的地形主要有山頂、迎風(fēng)坡、湖泊、云霧環(huán)繞的山腰、風(fēng)口、分水嶺等處，其覆冰程度也比較嚴(yán)重2。

覆冰區(qū)劃分的應(yīng)用分析在實際應(yīng)用中，覆冰區(qū)的劃分為開展特高壓輸電線路覆冰在線監(jiān)測、導(dǎo)線覆冰機(jī)理、冰情預(yù)測及防冰除冰技術(shù)的研究奠定了基礎(chǔ)：①覆冰區(qū)的劃分對于下一步應(yīng)用覆冰在線監(jiān)測系統(tǒng)提供技術(shù)指導(dǎo)和理論依據(jù)，結(jié)合特高壓工程建設(shè)，經(jīng)中國電力科學(xué)研究院項目論證、綜合考察、方案審核，對1000 kV交流特高壓試驗示范工程線路河南段在線監(jiān)測系統(tǒng)的安裝進(jìn)行了整體規(guī)劃并實施，在已劃分的線路覆冰區(qū)共安裝了10套覆冰在線監(jiān)測系統(tǒng)，成功地監(jiān)測了導(dǎo)線覆冰情況；②在已劃分的覆冰區(qū)利用覆冰在線監(jiān)測系統(tǒng)所監(jiān)測的覆冰氣象數(shù)據(jù)，分析各種微氣象條件（溫度、濕度、風(fēng)速、風(fēng)向、降水量、大氣壓力、日照強(qiáng)度等）與導(dǎo)線覆冰之間的關(guān)系，建立覆冰與微氣象條件的關(guān)系模型；③通過覆冰與微氣象條件的關(guān)系模型以及覆冰生長預(yù)測模型的建立，可根據(jù)宏觀氣象實現(xiàn)廣域和局域的冰情預(yù)測；④當(dāng)通過覆冰在線監(jiān)測系統(tǒng)監(jiān)測到輸電線路覆冰事故比較嚴(yán)重時，有關(guān)單位就可立即采取一些防冰除冰應(yīng)對措施以提高輸電線路的安全運行維護(hù)管理。

總結(jié)特高壓電網(wǎng)將在整個國家電網(wǎng)中處于核心地位，高電壓、大容量負(fù)荷的傳輸，可靠性是運行的首要因素。做好特高壓電網(wǎng)的運行工作對于保證特高壓電網(wǎng)乃至整個國家電網(wǎng)的安全、穩(wěn)定、可靠運行具有十分重要的意義。1000kV特高壓試驗示范工程線路沿線氣象變化顯著，地形地貌相差較大，因此對局部地區(qū)微氣象條件、微地理特征進(jìn)行充分的調(diào)查、系統(tǒng)分析，根據(jù)微氣象條件和微地理特征準(zhǔn)確地劃分覆冰區(qū)是行之有效的，能有效指導(dǎo)特高壓輸電線路運行維護(hù)管理，以此提高正常巡視和事故搶修過程中的快速反應(yīng)能力，對保證特高壓線路安全運行具有重要意義，同時驗證設(shè)計的合理性，為今后特高壓線路設(shè)計提供借鑒。但覆冰區(qū)的劃分可進(jìn)一步通過一些方法來提高和改進(jìn)。如在已劃分的覆冰區(qū)的基礎(chǔ)上根據(jù)覆冰基本冰厚進(jìn)一步劃分覆冰區(qū)等級：重冰區(qū)、中冰區(qū)、輕冰區(qū)，基本冰厚達(dá)到20mm及以上的地區(qū)稱為重冰區(qū)，10～20mm為中冰區(qū)，10mm以下為輕冰區(qū)。冰區(qū)等級劃分基本方法可通過線路分段法、等值線圖法、地理分區(qū)法等方法進(jìn)行研究2。

本詞條內(nèi)容貢獻(xiàn)者為:

徐恒山 - 講師 - 西北農(nóng)林科技大學(xué)