1冰害过程与机理
1）覆冰：雨雪冰冻气象条件下，导、地线表面易形成覆冰；尤其在温度-5℃～0℃、湿度>95%、风速1m/S～5m/S时易形成致密雨凇，使导、地线张力及铁塔承受的机械载荷大幅度增加。2）导-地线放电：冰害期间的导-地线放电并无复杂的机理，只是因覆冰造成导、地线间距大幅度缩小，从而导致两者之间放电。间距缩小的形式和因素包括：①地线无顺线偏移的前提下，覆冰可使其张力和弧垂增大，这是应力-弧垂通用计算工具唯一适用的工况；②直线塔地线支架两侧地线的不平衡覆冰，可使地线向重覆冰侧偏移，使该侧弧垂进一步增大，这是运维与设计人员有时针对导地线覆冰量产生争议的原因之一；③支架两侧地线的不平衡覆冰可在悬垂线夹两侧形成张力差，当张力差超过线夹握力时，地线在悬垂线夹中向张力较大侧滑移，亦可使该侧弧垂增大；④重覆冰、尤其是支架两侧地线不平衡覆冰形成的纵向载荷超过支架强度时，支架损伤变形并向张力较大侧偏移，亦使该侧弧垂增大；⑤导、地线脱冰跳跃、导线舞动亦是导-地线间距变化的重要因素。上述因素均可造成导-地线间距的大幅度缩小，且在不能承受运行电压时引发导地线放电。3）断线：2015年冰害期间，冀北公司发生4起地线（含OPGW）断线和5处地线断股，地线断线和断股处均有大电弧烧蚀痕迹且与故障测距相吻合，即断线、断股处也是导-地线放电处，类似现象亦广泛出现于其它电网冰害中。地线设计安全系数的实际取值一般高于导线，但雨雪冰冻气象条件下地线仍然频繁断线，且计算表明大多数覆冰工况下的机械载荷并不足以导致断线，该问题曾长期困扰电网，成为运维与设计人员针对导、地线覆冰量产生争议的又一原因，曾有专业人员根据地线断口的锈迹提出是地线的陈旧性损伤导致断线，而本文试验表明断线后失去镀锌层保护的断口暴露于潮湿环境下，仅数小时就会严重锈蚀，否定了陈旧性损伤的推测。经调研和试验，本文首次提出地线断线的双因素机理：一是覆冰导致地线张力增大，以某线为例，覆冰由10mm提高至20mm时，地线张力增大70%；二是导-地线放电产生的高温电弧可使地线断口的局部强度大幅度下降，如：500℃时普通钢材的拉断力比常温时下降50%，而电弧放电通道及电极温度一般高达7000～8000℃，即放电的高温对于小截面地线放电点的机械强度影响不可忽略。上述两因素均难以独自导致地线断线，因此非覆冰状态下的地线放电较少形成断线；至于为何放电极少造成覆冰导线断线，这是因导线截面远大于地线且其中承受较大张力的钢芯不直接接触电弧，因此电弧难以在短时内提高放电点的整体温度，即放电点的断面强度不会因放电而大幅度下降。4）倒塔：严重冰害期间，倒塔往往成串发生，起始塔一般是直线塔，该倒塔又经导、地线在相邻直线塔上形成纵向不平衡张力并倒塔，如此连锁反应，直至耐张塔为止。
2防冰与除冰技术应用原则
架空输电线路作为电能远距离传输的主要通道，其正常运行是保证电力系统安全稳定的基础。架空输电线路大多分布在野外，处于高海拔、覆冰、大风等复杂环境。复杂地形环境引起的微地形和微气象条件使得架空输电线路无法完全避让覆冰区域，极易造成输电线路舞动、短路、绝缘子闪络、断线等，不利于线路运行和维护工作的开展，甚至可能造成倒塔等重大事故。因此，防冰与除冰技术应用原则首先是“避”。在具体应用中，“避”的原则是指在对输电线路架设路径选择时，当输电线路覆冰时，整个塔线体系受到的荷载就会增大，就要根据避的原则，对绝缘子串顺线路倾角、导地线张力、风偏角、弧垂、应力、导线倾角、杆塔倾斜度等几何、力学参数等进行调整。其次是“抗”。指相关线路的设计标准需合理提高，科学抵抗冰负荷，保障电网的运行效率。接着是“改”。该原则是指整改考虑不全面的线路，对线路科学规划。再次是“溶”。采用除（融）冰技术去除导、地线上的覆冰，使线路免受较大的覆冰载荷。交、直流融冰在该类技术中最为成熟，其中直流融冰具有更大的灵活性和通用性。最后是“防”。应用新材料、新工艺，科学预防输电线路上附有冰块，提高线路运行质量。
3防冰与除冰技术应用
3.1常见的防冰技术
架空输电线路作为电能远距离传输的主要通道，其正常运行是保证电力系统安全稳定的基础。架空输电线路大多分布在野外，处于高海拔、覆冰、大风等复杂环境。复杂地形环境引起的微地形和微气象条件使得架空输电线路无法完全避让覆冰区域，极易造成输电线路舞动、短路、绝缘子闪络、断线等，不利于线路运行和维护工作的开展，甚至可能造成倒塔等重大事故。防冰技术是指在线路建设中尽量避免途径覆冰多发区域，但受气候和地形因素的影响，实际线路途径区域很难完全避开覆冰区域。对于覆冰多发区域的输电线路，往往采取适当提高线路设计参数的方式来抵抗覆冰，但同时造成了投入成本显著增加。
3.2常见的除冰技术
（1）直流融冰；直流融冰是目前消除输电线路覆冰灾害比较成熟的技术之一，通过输电线路外接直流装置使线路短路的方式产生几百甚至上千安培的短路电流以达到快速融化线路覆冰的目的；此外，也可通过调整功率潮流、降低线路容抗、降低线路功率因数等方式使线路电流满足融冰要求。直流融冰技术虽然在一定程度上能解决线路覆冰问题，但也存在着一定的局限性。
1) 直流融冰装置造价昂贵，有时会涉及线路改造以致操作不便，而且融冰装置工作的准备时间较长，在线路覆冰厚度快速发展时，会出现融冰速度跟不上覆冰增长的情况。
2) 直流融冰的基础条件较高，如果覆冰已导致线路断线、断股，则无法采取直流融冰方式。
3) 对于穿越微地形或微气象区域的输电线路，可能会出现某一条线路的个别区段发生快速大量覆冰，而其他区段未覆冰或覆冰较轻的情况，此时如果采取全线路直流融冰方式，会导致这些区域的导地线过热甚至烧断，进而诱发产生二次事故。
（2）机械振动除冰；机械振动除冰是指覆冰在导线振动过程中轴向拉伸和横向弯曲的共同作用下，其正应力大于其最大正应力值时就会立即从架空线上脱落。机械冲击振动除冰装置是一种可通过人工完全在地面进行除冰操作的机械装置，当线路需要除冰时，可通过该装置对覆冰线路施加足以使冰层破裂的高应力冲击荷载，冲击载荷在导线中产生横波和纵波并迅速向覆冰导线两端扩散从而使覆冰脱落。但是，该方法的融冰效率较低，只适用于输电线路高度较低且覆冰范围较小的情况。其他除冰方法还有基于冲击波的电脉冲除冰、电动机械装置除冰、机器人除冰等，其中电脉冲除冰法能够实现的除冰长度有限，电动机械装置及机器人除冰装置夹持电缆、防滑、越障等能力不足且控制设计十分复杂。
结束语
综上所述，针对输电线路覆冰灾害的主要类型及其对线路产生的影响，分析现有的几种输电线路覆冰防治措施，并在此基础上提出了输电线路覆冰防治准确监测、有效预测以及科学选择除冰方法的发展方向，有望提升输电线路覆冰灾害预警和应对能力。
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