冷暖氣流相遇時,如下圖冷暖氣流相遇示意圖所示,容易形成逆溫層。逆溫層的作用原理如圖逆溫層原理圖所示,當近地面的溫度低于0度,中空的溫度高于0度,云層中的冰晶在下落至中空時,轉(zhuǎn)換成液態(tài)水,降至近地面時,由于時間較短,加上與空氣摩擦產(chǎn)生的熱量,使得液態(tài)水變?yōu)檫^冷卻水,過冷卻水來不及凍結(jié)成雪或冰,當過冷卻水落到導線上時,導線的溫度低于零度,過冷卻水在導線上熱量迅速喪失,凝結(jié)成固態(tài)的冰,并不斷累積,造成線路覆冰。1. 覆冰類型及影響因素
圖 冷暖氣流相遇示意圖
圖 逆溫層原理圖
因此,“具有充足的暖濕空氣和弱降水的穩(wěn)定天氣形勢、上空存在逆溫層、地面處在-5至-1℃”是導致發(fā)生線路覆冰的主要原因。
根據(jù)覆冰表觀特性不同,線路覆冰可分為雨凇、霧凇、混合凇和濕雪等4種,如下表和下圖覆冰類型所示,前3種對線路安全運行危害很大。
表 導線覆冰分類
雨凇覆冰類型
霧凇覆冰類型
混合凇覆冰類型
濕雪覆冰類型
1.1雨凇
雨凇也稱凝凍,俗稱地油子,晶瑩剔透,呈透明狀,比其他形式的冰粒堅硬、透明而且密度大(0.85克/立方厘米)。雨凇的結(jié)構(gòu)清晰可辨,表面一般光滑,其橫截面呈楔狀或橢圓狀,它可以發(fā)生在水平面上,也可發(fā)生在垂直面上,與風向有很大關(guān)系,多形成于樹木的迎風面上,尖端朝風的來向。根據(jù)它們的形態(tài)分為梳狀雨凇、橢圓狀雨凇、匣狀雨凇和波狀雨凇等。
1.1.2 形成機理與條件
雨凇和霧凇的形成機制差不多,通常出現(xiàn)在陰天,多為冷雨產(chǎn)生,持續(xù)時間一般較長,日變化不很明顯,晝夜均可產(chǎn)生。雨凇是在特定的天氣背景下產(chǎn)生的降水現(xiàn)象。形成雨凇時的典型天氣是微寒(0-3℃)且有雨,風力強、霧滴大,多在冷空氣與暖空氣交鋒,而且暖空氣勢力較強的情況下才會發(fā)生。在此期間,江淮流域上空的西北氣流和西南氣流都很強,地面有冷空氣侵入,這時靠近地面一層的空氣溫度較低(稍低于攝氏零度),1500至3000米上空又有溫度高于零攝氏度的暖氣流北上,形成一個暖空氣層或云層,再往上3000米以上則是高空大氣,溫度低于攝氏零度,云層溫度往往在-10℃以下,即2000米左右高空,大氣溫度一般為0℃左右,而2000米以下溫度又低于0℃。也就是近地面存在一個逆溫層。大氣垂直結(jié)構(gòu)呈上下冷、中間暖的狀態(tài),自上而下分別為冰晶層、暖層和冷層。
從冰晶層掉下來的雪花通過暖層時融化成雨滴,接著當它進入靠近地面的冷氣層時,雨滴便迅速冷卻,成為過冷卻雨滴(大氣中有這樣的物理特性:氣溫在零下幾十度(℃)時,仍呈液態(tài),被稱為“過冷卻”水滴,如過冷卻雨滴、過冷卻霧滴)。形成雨凇的霧滴、水滴均較大,而且凝結(jié)的速度也快。由于這些雨滴的直徑很小,溫度雖然降到攝氏零度以下,但還來不及凍結(jié)便掉了下來。
當這些過冷雨滴降至溫度低于0℃的地面及樹枝、電線等物體上時,便集聚起來布滿物體表面,并立即凍結(jié)。凍結(jié)成毛玻璃狀透明或半透明的冰層,使樹枝或電線變成粗粗的冰棍,一般外表光滑或略有隆突。有時還邊滴淌、邊凍結(jié),結(jié)成一條條長長的冰柱。就變成了我們所說的'雨凇'。如果雨凇是由非過冷卻雨滴降到冷卻得很厲害的地面或物體上及雨夾雪凝附和凍結(jié)而形成的時候,即由外表非晶體形成的冰層和晶體狀結(jié)冰共同混合組成,一般這種雨凇很薄而且存在的時間不長。
一般情況下,雨凇導致線路覆冰的氣象條件主要有:空氣相對濕度在85%以上、風速大于lm/s、氣溫及導線表面溫度為-2℃至0℃。
1.1.3時空分布
雨凇以山地和湖區(qū)多見。中國大部分地區(qū)雨凇都在12月至次年3月出現(xiàn)。中國年平均雨凇日數(shù)分布特點是南方多、北方少(但華南地區(qū)因冬暖,極少有接近零度的低溫,因此既無冰雹也無雨?。?;潮濕地區(qū)多而干旱地區(qū)少(尤以高山地區(qū)雨凇日數(shù)最多)。中國年平均雨凇日數(shù)在20~30天以上的臺站,差不多都是高山站。而平原地區(qū)絕大多數(shù)臺站的年平均雨凇日數(shù)都在5天以下。
雨凇大多出現(xiàn)在1月上旬至2月上、中旬的一個多月內(nèi),起始日期具有北方早,南方遲,山區(qū)早、平原遲的特點,結(jié)束日則相反。地勢較高的山區(qū),雨凇開始早,結(jié)束晚,雨凇期略長。如皖南的黃山光明頂,雨凇一般在11月上旬初開始,次年4月上旬結(jié)束,長達5個月之久。據(jù)統(tǒng)計,江淮流域的雨凇天氣,沿淮的淮北地區(qū)2~3年一遇,淮河以南7~8年一遇。但在山區(qū),山谷和山頂差異較大,山區(qū)的部分谷地幾乎沒有雨凇,而山勢較高處幾乎年年都有雨凇發(fā)生。
在60年代里,廣州沒有出現(xiàn)過雨凇,上海、北京、哈爾濱平均每年僅分別出現(xiàn)0.1、0.7和0.5天。中國雨凇日數(shù)最多的臺站是峨眉山氣象站,平均每年出現(xiàn)141.3天(最多年份167天),其次是金佛山70.2天(最多年份93天),第三位是湖北巴東的綠蔥坡61.5天(最多年份90天)等,都出現(xiàn)在南方高山地區(qū)。北方的雨凇既不多也不嚴重,干旱地區(qū)尤少。北方雨凇日數(shù)最多的地方就是甘肅省通謂的華家?guī)X、華山和長白山天池,它們平均每年分別出現(xiàn)29.6、19.8和18.5天,也都是高山臺站。
雨凇最多的季節(jié),冬季嚴寒的北方地區(qū)以較溫暖的春秋季節(jié)為多,如長白山天池氣象站雨凇最多月份是5月,平均出現(xiàn)5.7天,其次是9月,平均雨凇日3.5天,冬季12月至3月因氣溫太低沒有出現(xiàn)過雨凇。而南方則以較冷的冬季為多,如峨眉山氣象站12月雨凇日數(shù)平均多達26.4天,1月份也達24.6天,甚至有的年份12月、1月和3月都曾出現(xiàn)過天天有雨凇的情況。
雨凇的危害程度與雨凇持續(xù)時間也有關(guān)系。上海市1957年1月15~16日曾出現(xiàn)一次雨凇,持續(xù)了30小時09分鐘;北京最長連續(xù)雨凇時數(shù)是30小時42分鐘,發(fā)生在1957年3月1~2日;哈爾濱最長持續(xù)28小時29分鐘,發(fā)生在1956年10月18~19日。中國雨凇連續(xù)時數(shù)最長的地方也發(fā)生在峨眉山,從1969年11月15日一直持續(xù)到1970年3月28日,即持續(xù)3198小時54分鐘之多。其次是衡山南岳1370小時57分鐘(1976年12月24日~1977年2月19日),第三是湖南的雪峰山1192小時09分(1976年12月25日~1977年2月12日)。
雨凇積冰的直徑一般為40—70毫米,也有的幾百毫米,中國雨凇積冰最大直徑出現(xiàn)在衡山南岳,達1200毫米,其次是巴東綠蔥坡711毫米,再次為湖南雪峰山的648毫米。
氣象站觀測雨凇積冰直徑用的方法是:由于雨凇在結(jié)冰的過程中,導線變得越來越粗,但當雨凇積累到一定直徑時,“雨凇冰棍”必然逐漸碎裂,這時氣象觀測人員就干脆全部清除殘冰,讓雨凇重新在導線上凍結(jié)。在高山上,也許要連續(xù)清除幾次以至十幾次,雨凇過程才告停止。按氣象部門規(guī)定,各次碎裂時最大直徑之和就是全部雨凇過程的最大積冰直徑。
1962年11月24日發(fā)生在衡山南岳的一次雨凇積冰,每米導線上積了16872克,即16.872公斤的重量,是中國全部記錄中的冠軍。其他重量較大的紀錄有:湖南雪峰山15616克,黃山12148克,廬山5468克和金佛山5440克等。河南省商丘縣1966年3月5~9日的一場雨凇,最大直徑160厘米,最大積冰直徑1400克/米,則是60年代平原氣象站中的罕見記錄
下圖為我國歷史雨凇平均分布圖統(tǒng)計圖,可以發(fā)現(xiàn):北起黑龍江,南至廣東,西起新疆,東至山東、浙江都有不同程度的雨凇現(xiàn)象。中緯度地區(qū)的四川、重慶、貴州、云南、湖南、湖北、江西等地區(qū)的雨凇尤為突出。
圖 全國雨凇分布統(tǒng)計圖
1.2霧凇
1.2.1 特征
霧凇俗稱樹掛,是在嚴寒季節(jié)里,空氣中過于飽和的水氣遇冷凝華而成,是非常難得的自然奇觀。
霧凇非冰非雪,而是由于霧中無數(shù)零攝氏度以下而尚未凝華的水蒸氣隨風在樹枝等物體上不斷積聚凍粘的結(jié)果,表現(xiàn)為白色不透明的粒狀結(jié)構(gòu)沉積物。霧凇形成需要氣溫很低,而且水汽又很充分,同時能具備這兩個形成霧凇的極重要而又相互矛盾的自然條件更是難得。
“霧凇”一詞最早出現(xiàn)于南北朝時代宋·呂忱(公元420年—479)所編的《字林》里,其解釋為:“寒氣結(jié)冰如珠見日光乃消,齊魯謂之霧凇?!边@是最早見于文獻記載的“霧凇”一詞。
1.2.2 形成機理與條件
霧凇是一種附著于地面物體(如樹枝、電線)迎風面上的白色或乳白色不透明冰層。它也是由過冷水滴凝結(jié)而成。過冷水滴(溫度低于零度)碰撞到同樣低于凍結(jié)溫度的物體時,便會形成霧凇。當空氣中的水蒸氣碰上物體馬上凝華成固態(tài)時便會結(jié)成霧凇層或霧凇沉積物。
霧凇層由小冰粒構(gòu)成,在它們之間有氣孔,這樣便造成典型的白色外表和粒狀結(jié)構(gòu)。由于各個過冷水滴的迅速凍結(jié),相鄰冰粒之間的內(nèi)聚力較差,易于從附著物上脫落。被過冷卻云環(huán)繞的山頂上最容易形成霧凇。
霧凇形狀主要有兩種。一種是過冷卻霧滴碰到冷的地面物體后迅速凍結(jié)成粒狀的小冰塊,叫粒狀霧凇,它的結(jié)構(gòu)較為緊密。另一種是由霧滴蒸發(fā)時產(chǎn)生的水汽凝華而形成的晶狀霧凇,結(jié)構(gòu)較松散,稍有震動就會脫落。因此霧凇的密度小,重量輕,對于電線、樹木的破壞性要比雨凇小得多。但當電線上的霧凇嚴重時會折斷電線,造成停電事故。
一般情況下,霧凇導致線路覆冰的氣象條件主要有:空氣相對濕度在85%以上、風速大于lm/s、氣溫及導線表面溫度為-13℃至-8℃。
1.2.3 時空分布
我國是世界上有霧凇紀錄最早的國家,在《中國三千年氣象記錄總集》中就可以查到,發(fā)生在公元前575年春秋魯成公十六年的“正月,雨木冰”的雨凇紀錄,以及發(fā)生在公元前33年漢元帝竟寧元年“大霧,樹皆白”的霧凇記錄。在我國,從東北長白山區(qū)到西南的峨眉山,從新疆的天山到山東泰山,以至山西五臺山、江西廬山和安徽黃山,冬季到處都能見到霧凇的蹤跡。其分布特點為高山多于平原、北方多于南方、濕潤地區(qū)多于干旱半干旱地區(qū)。吉林省長白山天池氣象站一帶,是我國霧凇出現(xiàn)最多的地方,年平均霧凇出現(xiàn)天數(shù)為179天,從秋季10月到來年3月,每月出現(xiàn)霧凇都在20天以上;峨眉山年平均142天,五臺山111天。
1.3混合凇
當溫度在冰點以下,風比較猛時,則形成混合凇。在混合凇覆冰條件下,水滴凍結(jié)比較弱,積冰有時透明,有時不透明,冰災導線上的粘合力很強?;旌馅〉拿芏容^高,約為0.6-0.9 g/cm3。導線長期暴露于濕氣之中,便形成混合凇?;旌馅∈挂粋€復合覆冰過程,首先是雨凇,然后霧凇,是一種交替冰的形式,生長速度快,對導線危害特別嚴重。
混合凇是由導線捕獲空氣中過冷卻水滴并凍結(jié)而發(fā)展起來的一種覆冰形式,以硬冰塊的形式出現(xiàn),透明或不透明。其結(jié)構(gòu)為層狀或板塊形式,透明和不透明層交替出現(xiàn)?;旌馅?nèi)部常捕獲有孤立的微小氣泡,結(jié)構(gòu)是密實的,不像霧凇以顆粒結(jié)構(gòu)形式出現(xiàn);混合凇粘結(jié)力相當強;當溫度較低、風速較強時,混合凇迅速增長。
圖 混合凇生長情況
1.4濕雪
空氣中的干雪或冰晶很難粘結(jié)到導線表面。只有當空氣中的雪為“濕雪”時,導線才會出現(xiàn)積雪現(xiàn)象。濕雪是指凍結(jié)的雪片,在降落過程中,通過一段溫暖層后,雪片趨于潮濕、融化,然后凍結(jié)在物體上,冰體呈白色堆積狀,比重和附著力均偏小。濕雪一般出現(xiàn)在山區(qū),有時雪片中混雜有過冷卻水滴,水滴粘附在雪花上,這種情況雪片容易粘附到所碰撞的物體上,這種現(xiàn)象稱為覆冰,而不是積雪。導線積雪使指當溫度在0℃左右、風速很小時,“濕雪”粒子與“水體”一起通過“毛細管”的作用相互粘結(jié)冰粘附到導線表面的現(xiàn)象。當有強風時,雪片易被風吹落,導線覆冰不可能發(fā)生,故導線覆雪受風速制約。實際上,當風速大于3m/s時,導線覆雪不可能發(fā)生,此外,平原地區(qū)或低地無風地區(qū)導線覆冰現(xiàn)象較山區(qū)常見。
從另一個角度講,霧凇和混合凇是由霧中或云中過冷卻小水滴引起的,統(tǒng)稱為云中覆冰;雨凇及濕雪是由凍雨和降雪造成的,總稱為降水覆冰。
1.5導線覆冰影響因素
導線覆冰的區(qū)別主要體現(xiàn)在厚度、密度及單位長度覆冰量等的差別上。影響導地線覆冰的因素很多,主要有氣象條件、地形及地理條件、海拔高程、凝結(jié)高度、導線懸掛高度、導線直徑、風速風向、負荷電流等。
1.5.1 氣象條件
當過冷卻在0℃及其以下的云中或霧中水滴于輸電線路導線表面碰撞并凍結(jié)時,覆冰現(xiàn)象產(chǎn)生。在冬季當溫度低于0℃時,大氣中的小水滴將發(fā)生過冷卻;在高空甚至在夏季水滴也會發(fā)生過冷卻。處于過冷卻水滴包圍的輸電線路導線與氣流過冷卻水滴發(fā)生碰撞,冰凍結(jié)在導線表面形成覆冰。導線表面發(fā)生覆冰現(xiàn)象必須滿足三個條件,即:
(1)大氣中必須有足夠的過冷卻水滴;
(2)過冷卻水滴被導線捕獲;
(3)過冷卻水滴立即凍結(jié)或在離開導線表面前凍結(jié)。
1.5.2 導線覆冰的成因
導線覆冰是由氣象條件決定的,是受溫度、濕度、冷暖空氣對流、環(huán)流以及風等因素決定的綜合物理現(xiàn)象;在我國,導線覆冰主要發(fā)生在西南、西北及華中地區(qū)。西南及華中地區(qū)平均氣溫幾乎都高于0℃,但受西伯利亞寒流和太平洋暖濕氣候的影響,幾乎每年冬季都出現(xiàn)短期的霧凇及雨凇覆冰氣象條件,平均霧凇雨凇日數(shù)在3-15天,短期的霧凇雨凇覆冰給電力系統(tǒng)造成了巨大損失。
(1)導線覆冰的物理過程
導地線覆冰的基本物理過程是:嚴冬或初春季節(jié),當氣溫下降至-5-0℃,風速為3-15m/s如遇大霧或毛毛雨,首先在導地線上形成雨凇;如氣溫升高,例如天氣轉(zhuǎn)晴,雨凇則開始融化;如天氣繼續(xù)轉(zhuǎn)晴,則覆冰過程終止;如天氣驟然變冷,氣溫下降,出現(xiàn)雨雪天氣,凍雨和雪則在粘結(jié)強度很高的雨凇冰面上迅速增長,形成密度大于0.6 g/cm3的較厚的冰層;這種過程將導致導地線表面形成雨凇—混合凇—霧凇的復合冰層。如在這種過程中,天氣變化,出現(xiàn)多次晴-冷天氣,則融化加強了冰的密度,如此往復發(fā)展將形成霧凇和雨凇交替重疊的混合凍結(jié)物,即混合凇。
導線覆冰首先在迎風面上生長,如風向不發(fā)生急劇變化,迎風面面上覆冰厚度就會繼續(xù)增加。當迎風面覆冰達到一定厚度,其重量足以使導線扭轉(zhuǎn)時,導線發(fā)生扭轉(zhuǎn)現(xiàn)象;導線再扭轉(zhuǎn)時,覆冰就會繼續(xù)成長變大,終于在導線上形成圓形或橢圓形的覆冰。通常較細導線的覆冰呈圓形,而較粗導線的覆冰則多呈橢圓形。
(2)導線覆冰的必要氣象條件
導線覆冰的必要條件是:a、具有足可凍結(jié)的氣溫,即0℃以下;b、具有較高的濕度,即空氣相對濕度一般在85%以上;c、具有可使空氣中水滴運動之風速,即大于1m/s的風速。
1.5.3 地形及地理條件的影響
(1)山脈走向與坡向?qū)Ь€覆冰的影響。東西走向山脈的迎風坡在冬季覆冰較背風坡嚴重。東西走向的北坡,冬季受寒冷氣流襲擊,氣候寒冷,輸電線路覆冰較為嚴重;
(2)分水嶺、風口處線路覆冰較其它地形嚴重。
(3)江湖水體對線路覆冰影響也很明顯。水汽充足時,線路覆冰嚴重;附近無水源時,線路覆冰較輕。
1.5.4 線路走向及懸掛高度對覆冰的影響
(1)線路覆冰與線路走向有關(guān),東西走向的導線覆冰普遍較南北走向的導線覆冰嚴重。冬季覆冰天氣大多為背風或西北風,線路為南北走向時,風向與導線軸線基本平行,單位時間與單位面積內(nèi)輸送到導地線上的水滴及霧粒較東西走向的導地線少的多。導線為東西走向時,風于導地線約成90°的夾角,從而使導線覆冰最為嚴重。導線覆冰與風向成正弦關(guān)系。東西走向的導地線不僅覆冰嚴重,而且在覆冰后,由于不均勻覆冰的影響,覆冰又可能會誘發(fā)舞動事件。
(2)導地線懸掛高度對覆冰的影響
導線懸掛高度越高,覆冰越嚴重,因為空氣中液態(tài)水含量隨高度的增加而升高。風速越大、液態(tài)水含量越高,單位時間內(nèi)向?qū)Ь€輸送的水滴就越多,覆冰也越嚴重。因此,覆冰隨導地線懸掛高度的升高而增加。
1.5.5 導線直徑與覆冰厚度和冰重的關(guān)系
在常見的小于或等于8m/s的風速下,對于直徑小于或等于4cm的導地線,相對較粗的導線的單位長度覆冰量比相對較細的導線重,對于直徑大于4cm的較大導線,單位長度導線覆冰重量比較細的導線輕;在大于8m/s的較大風速時,對于任何直徑的導線,導線越粗覆冰越重,但覆冰厚度是隨導線直徑的增加而減小的。
2. 冰害類型及機理
2.1過荷載
過荷載是指導線覆冰會增加所有支持結(jié)構(gòu)和金具的垂直荷載;輸電線路水平荷載也會隨著導線迎風面覆冰厚度的增加而增加。嚴重覆冰會造成導線、地線斷裂,桿塔倒塌,金具損壞。
當覆冰積累到一定體積和重量之后,輸電導線的重量倍增,弧垂增大,導線對地間距減小,從而有可能發(fā)生閃絡事故?;〈乖龃蟮耐瑫r,在風的作用下,兩根導線或?qū)Ь€與地之間可能相碰,會造成短路跳閘,燒傷甚至燒斷導線的事故。如果覆冰的重量進一步增大,則可能超過導線、金具、絕緣子及桿塔的機械強度,使導線從壓接管內(nèi)抽出,或外層鋁股全斷、鋼芯抽出;當導線覆冰超過桿塔的額定荷載一定限度時,可能導致桿塔基礎下沉、傾斜或爆裂,桿塔折斷甚至倒塌。
2.2冰閃
冰閃是污閃的一種特殊形式,絕緣子在嚴重覆冰的情況下,傘裙被冰凌橋接,絕緣強度降低,泄漏距離縮短。由于晶釋效應的作用,在融冰過程中,冰層表面水膜具有較高的電導率,增大了泄漏電流;同時,冰凌間隙引起絕緣子串電壓分布及單片絕緣子表面電壓分布的畸變,降低了覆冰絕緣子串的閃絡電壓。閃絡過程中持續(xù)電弧燒傷絕緣子,引起絕緣子絕緣強度下降。
2.3覆冰舞動
舞動是不均勻覆冰導線在風的作用下產(chǎn)生的一種低頻率(約0.1~3Hz)、大振幅(可達10m以上)的自激振動,在振動表現(xiàn)形態(tài)上表現(xiàn)為在一個檔距內(nèi)只有一個或少數(shù)幾個半波。舞動產(chǎn)生的危害是多方面的,輕者會發(fā)生閃絡、跳閘,重者發(fā)生金具及絕緣子損壞,導線斷股、斷線,桿塔螺栓松動、脫落,甚至倒塔,導致重大電網(wǎng)事故。
形成舞動的因素非常復雜,通常認為,形成舞動主要取決于三方面的因素,即導線覆冰,風激勵,線路結(jié)構(gòu)與參數(shù)三個因素。
(1)覆冰
導線未覆冰而發(fā)生舞動的情況較為罕見,通常情況下舞動均是在導線覆冰情況下發(fā)生的,經(jīng)典舞動理論認為導線覆冰是輸電線路發(fā)生舞動的必要條件之一。覆冰多發(fā)生在風作用下的雨凇、霜淞及濕雪堆積于導線的氣候條件下。雨凇地帶的導線易發(fā)生舞動,不同的覆冰形式對于舞動有不同的影響。
(2)風的激勵
風激勵是導線舞動的直接原因,一段線路舞動的大小與狀態(tài),主要決定于風向?qū)Ь€軸線的夾角。當夾角為90°時,對舞動的影響最大,反之,當夾角為零,即風向平行于導線軸線時,引起舞動的可能性最??;另一方面,導線舞動多產(chǎn)生于平原開闊地帶;同時不同的風速會決定不同的覆冰形式,進而影響空氣動力狀態(tài)。而且風的方向與線路走向的夾角不同也會產(chǎn)生不同的運動狀態(tài)。根據(jù)目前的統(tǒng)計資料,在我國范圍內(nèi),發(fā)生舞動的風速集中在5m/s~10m/s之間,約占所有舞動情況中的50%,而在30m/s以上的風速下幾乎沒有舞動記錄。
(3)線路參數(shù)
線路參數(shù)是舞動發(fā)生的內(nèi)在因素。大截面、多分裂導線扭轉(zhuǎn)剛度大,容易產(chǎn)生偏心覆冰,因此大截面導線比常規(guī)截面的導線容易產(chǎn)生舞動;分裂導線比單導線容易產(chǎn)生舞動。導線表面越粗糙,越易結(jié)冰,導線覆冰就越嚴重,發(fā)生舞動的可能性就越大。導線張力越大,弧垂就越小,發(fā)生舞動和相間碰線的可能性就越小,但張力過大,可能會導致導線微風振動增強。檔距越大,導線吸收的能量就越大,舞動的幅度就越大,應在易舞區(qū)盡量減小檔距。
2.4脫冰跳躍
覆冰導線在氣溫升高,或自然風力作用,或人為振動敲擊之下會產(chǎn)生不均勻脫冰或不同期脫冰。隨著導線覆冰厚度增加,導線拉力明顯增大,導線弧垂明顯增加,當大段或整檔脫冰時,由于導線彈性儲能迅速轉(zhuǎn)變?yōu)閷Ь€的動能和位能,引起導線向上跳躍,減小導線對地線的距離,引起導線對地線放電,造成線路跳閘。
3. 防冰害重要性與意義
隨著全球氣候的變化,極端天氣頻發(fā),架空輸電線路覆冰造成的危害越來越嚴重,常會引起過荷載、冰閃、舞動、脫冰跳躍等現(xiàn)象,導致線路跳閘、斷線、倒塔和通信中斷等事故,覆冰已成為威脅電網(wǎng)安全運行的重要因素。
冰災給世界各國電網(wǎng)造成巨大損失,俄羅斯、加拿大、美國、日本、英國、芬蘭、冰島和我國都曾因輸電線路覆冰引發(fā)安全事故,給電網(wǎng)帶來巨大的經(jīng)濟損失。我國是世界上輸電線路覆冰災害最嚴重的國家之一,多年來線路冰災事故發(fā)生的概率居世界前列。最近30年來,大面積冰災事故在我國各地時有發(fā)生,尤其是2008年1月發(fā)生的大面積雨雪冰凍天氣,給我國電網(wǎng)造成了大范圍的破壞,國家電網(wǎng)公司220kV及以上輸電線路倒塔1300多基,220kV及以上變電設備損壞100多臺套,直接財產(chǎn)損失100多億元。同時,造成湖南郴州、衡陽等城市大面積停電,京廣鐵路部分停運,給人民生產(chǎn)生活帶來巨大的影響。
冰雪災害已成為全世界許多國家電網(wǎng)面臨的共同問題,開展架空輸電線路的防冰害工作,提高電網(wǎng)抵御冰雪災害的能力,保證電網(wǎng)在冬季覆冰期的安全穩(wěn)定運行,有著非常重要的意義。
來源:國網(wǎng)六防手冊
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