1.覆冰的形成机理
电网覆冰是一种与气象、地理学、电磁学等不同因素的物理现象，受暖湿气流和冷空气两方面影响，当两股势力都较强，且交汇时间较长时就会形成严重覆冰。我国北部的高压输电系统极少会出现覆冰现象，原因是由于在北方极少有暖湿性天气，仅限于冷空气流动，缺乏形成覆冰的天然环境。但在中国的南部，由于冬季、春季的冷空气与暖空气的交汇会形成静止锋或准静止锋，由北向南而来的冷空气与从南而来的温暖气流相遇后，冷空气会更加贴近地表，造成了高空气温高于0摄氏度，而地表气温则小于0摄氏度，从而造成了电力线路的覆冰现象。所以在冬天，北方的电力线路覆冰概率要比南方的低。
根据物理热力学的理论，覆盖在冰层上的是一种凝结的、散发出热量的水珠。加热器将从冰晶体中掉落的雪融化，从而产生小水珠，当这些小水珠通过接近地表的冷空气时，会产生热并转化为冷却水。当电线的水温在0摄氏度以下时，当冷却液与电线发生碰撞时，将会凝结并结成覆盖的冰层。因此，在进行覆盖机理的探讨时，必须充分考虑到干燥和潮湿的影响。研究表明，覆盖层冰层的热力性质和其它影响因子对覆盖层的影响较小。
2.电力系统中线路覆冰分析
（1）覆冰类型。在电网中，对覆冰层的种类，可以分为以下四种：
①根据覆盖物的性质，可以分为雨凇、雾凇、混合凇和白霜以及积雪。雨凇的形态呈现为晶莹剔透状，主要是毛毛雨，冷却雨滴发展而来，与电线的外表有很强的附着力，不易掉落；雾凇是目前我国冰雪覆盖中最普遍的一种类型，主要发生在高山地区的冬天，由于气温偏低、所以其材质柔软，附着能力差，易于掉落；在气温低于冰点并且出现强风时，会出现一种快速增长的混合凇，对电线的损害尤为突出；白霜，是在温度低于零下时，水凝华而成的，粘合性较差，对电线的伤害不大；雪很容易被大风吹散，很难造成覆盖。
②根据覆冰的形成机理，可以将覆冰的形成过程划分为雨覆冰、云覆冰、升华覆冰。覆盖物是指雨雪覆盖物，因其附着能力较高，对其造成的破坏最为严重；如果有一颗冰珠残留在空中，那么就会凝结出一层薄薄的冰霜，造成的伤害并不大。升华覆冰是晶体状的，附着能力弱，对人体的伤害也不大。
③根据覆盖冰雪的生长规律，大致可划分为干生长和湿润生长，其中以覆盖冰雪为主，而覆盖冰雪则易于发生雨雪覆盖。第四，按照覆盖的形态，可以将其划分成圆形、椭圆形、翼型、新月型等。
综上，雾凇、白霜积雪密度低、粘结性差、易掉落，对电线的伤害相对较低；雨凇和混合淞密度大，粘结性好，会增大导线的拉力和重载，对导线的安全造成很大影响。
（2）覆冰的危害。
(1)负重过载。
导线覆冰超过设计负重而导致的事故。机械事故包括金具损坏、导线断股、杆塔损折和绝缘子串翻转、撞裂等;电机事故包括覆冰使导线弧度增大，从而引起闪路和烧伤、烧断导线等;
(2)不均匀覆冰或不同时期脱冰。
相邻档的不均匀覆冰或线路的不同时期的脱冰产生的力差导致线路的缩颈或断裂、绝缘子损伤或破裂、杆塔横担扭转或变形、导线和绝缘子闪路及电气间隙减少而发生闪路等;在风的激励下产生低频率、大振幅的自激振动，使导线、金具及杆塔等损坏;
(3)导线的舞动。
导线覆冰非对称时，线路易发生舞动现象。如舞动的幅度大且维持时间长，轻则引起相间闪路，损坏地线、导线和金具等部件;重则导致线路跳闸停电，断线、倒塔等事故;
(4)导线绝缘子的冰闪。
覆冰可以看成一种特殊的污渍，覆冰的存在改变了绝缘子的电场分布，易造成冰闪。因此在除冰的过程中，要及时清理线路覆冰到安全负重的范围以内;注意导线的振动，防止冰闪现象和闪路现象的发生。
3.覆冰线路融冰技术
在大面积的严寒气候条件下，尽管采取了各种不同的防冻方法，但仍然很难防止发生覆冰现象。在正常的运行中，覆盖冰层发展到相当严峻的情况下，必须进行除冰。现有的解冰技术大体可以分成三种：热力解冰、被动解冰、机械解冰。通过对试验数据的分析，得出了机械除冰方式有应用范围小、危险系数大的现象，另外采用被动的降冰方式，通过试验数据表明，其有效性也并不显著。因此，目前在国内、外的电力系统中，采用的是热力法。至于高温融冰的具体方案，比如过电流融冰、短路融冰等，最容易实现的就是电流加热。
（1）热力法。为避免电力系统覆冰而采取的技术手段。目前已知的技术主要有：热融冰、过电流融冰、短路融冰等。利用焦尔热作用的原理，以大于常规的电流强度在覆冰的导线上传递电流，使覆盖在导线上的冰融化脱落，即为热力法。当前，比较常见的方法有：过电流法，直流电流法，短路电流法。
①过电流法，是一条线路上有两条线路的负载，也就是在覆冰线的终端，所有的负载都要经过重病区域，以提高输电线路的电流实现融冰。
②短路电流方法，主要有两相短路，三相短路，—线一地短路等，在运行中要注意选用适当的融冰供电。
③直流电法，直流融冰技术的原理就是将覆冰线路作为负载，施加直流电源，用较低电压提供短路电流加热导线使覆冰融化（W=I²Rt），直流融冰装置是国家电网公司根据2008年初电网冰灾确立的由中国电力科学研究院、湖南省电力试验研究院承担的一个科研项目。其主要是通过对输电线路施加直流电压并在输电线路末端进行短路，使导线发热对输电线路进行融冰，从而避免线路因结冰而倒杆断线。直流融冰技术可以采用发电机电源整流和采用系统电源的可控硅整流两种方案。前者虽可减少投资但却受发电机组容量与融冰所需容量的限制，大多情况都不满足需求。采用系统电源的可控硅整流融冰是热力融冰法中的热点，其适用性更强，可根据不同情况调节直流融冰电压，使之满足不同应用环境的需要，是现有融冰方法中最理想的一种。热力融冰方法，即利用系统电源的可控硅整流融冰，该方法可根据不同情况调节直流融冰的电流，使之满足不同应用环境的需要，是现有融冰方法中最理想的一种。
（2）被动法。在不借助外部能源的情况下，这是一个项目必须要解决的问题，利用地球引力、风力、温度、太阳辐射等等因素，才有可能导致覆盖电线的冰雪融化。尽管除冰的作用是有限的，但是它不需要额外的能源，所以在使用的时候应该优先选择。在电线和绝缘子的上面涂抹一层防水的涂料，可以让冻雨或者雪等等覆冰物体在接触到电线和绝缘子之前就会因为自然的力量而自动脱落，或者减少电线和绝缘子上面的附着，从而防止结冰，减少线路危害。日本科研工作者针对抗雪环的解冻机制进行了大量的试验和研究，发现采用抗雪环可以确保积雪在水平方向上堆积，可以有效地防止结冰。在导线上方设置了一个平衡锤，可以避免导线被扭曲，从而避免了线路在积雪后形成雪环；雨刷涂光吸收涂层的新技术仅在充分的辐照下有效。上述措施虽然在线路运行中起到了较好的效果，但不能让冰霜停止凝结，也加大了经济的投入，此措施在超高压线路上是难以实现的。
（3）机械法。利用机械的力量来覆盖冰层，使表面的冰层自动剥落，这是一种机械式的方法。最常见的方法就是“ad hoc”、强力振动和滑轮。“ad hoc”工艺可以使用具有隔离功能的工具车、起重机，或者使用带电的直接作业方式，由线路操作员登高就地进行处理，其具体的操作方法多种多样，风险系数高、效率低等，因而较少被采纳；这种方法在电线外面采用了振子，将铁轨上的积雪融化，但由于要增加振动源，而且会引起电力线路的疲劳，所以这种方式很少用于生产运维；加拿大马尼托巴采用了50多年的滑轮式刮板技术，它采用了由操作者在缆绳上的轮子上前后拖曳的方式，把覆盖着的冰雪清除掉，这一方法是目前为止唯一相对安全的输电线路融冰机械法。
4.结语
通过对覆冰现象和融雪技术的大量资料进行理论上的研究分析，认为要增强输电系统抵御冰雪灾害的技术是可行的的，特别是直流融冰法，该技术相继在贵州省内的息烽、铜仁、鸭溪、安顺500千伏变电站和开阳、筑东、站街、普定、水城220千伏投入应用，融冰站点的设置基本涵盖了贵州电网110千伏及以上主网架和重要线路。在最近开展的直流融冰实战中，融冰效果明显。该技术的成效，标示着中国在电网防冰灾方面取得了突破性的进展
参考文献
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