自然條件下輸電線路導線覆冰增長特性

高 晉，蔣興良，郭思華，韓興波，張 琦

(1.國網重慶市電力公司電力科學研究院，重慶 401123；2.重慶大學 輸配電裝備及系統安全與新技術國家重點實驗室，重慶 400044)

覆冰是一種美麗的自然現象，但對于電網輸電線路而言卻是一種嚴重的災害。對于輸電線路導線，覆冰造成的主要問題有：覆冰使得導線負荷增大，導致倒桿、倒塔現象。此外，導線不同期脫冰可導致導線舞動、導線斷線、導線相間或對地的短路現象[1-3]。

覆冰形成的首要條件是具有可凍結的氣溫，即環境溫度低于0 ℃。環境溫度對覆冰的影響主要體現在覆冰類型和覆冰速率上。不同環境溫度下結構物表面形成覆冰種類不同，按照形成條件可以分為：雨凇、硬霧凇、軟霧凇、白霜和雪等5類。雨凇發生在低海拔地區，形成氣溫一般在-2～0 ℃，冰純粹、透明且堅硬。其密度一般在0.8～0.917 g/cm3，結冰后對結構物的附著力很強。霧凇分為硬霧凇和軟霧凇，其形成溫度分別在-10～-3 ℃和-13～-8 ℃，硬霧凇密度區間為0.6～0.8 g/cm3，而軟霧凇為0.3～0.6 g/cm3，硬霧凇附著力相對軟霧凇要強。白霜和雪的形成溫度低于-10 ℃，且密度小于0.3 g/cm3，附著力也相對較小。在覆冰速率方面，水滴凍結過程需要向外界釋放凍結潛熱，潛熱釋放的效率由對流換熱系數決定，對流換熱系數越大標志著潛熱釋放速率越大，即水滴凍結越快，覆冰越快[4-6]。

除溫度外，輸電線路覆冰還需要滿足兩個基本條件，第一是空氣中有可以凍結為覆冰的過冷卻水滴，第二是有風力的作用。風的作用有兩點，一方面可以向導線表面運送過冷卻水滴，另一方面是帶走導線覆冰凍結過程中釋放出的潛熱，加快覆冰增長[7]。……