全网最详解：电力架空线路-除冰技术全景探析与实战应用

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电力架空线路除冰技术全景探析与实战应用

一、覆冰类型

输配电线路常见的覆冰类型有雨凇、混合凇、软雾凇及白霜四种。

雨凇是混合覆冰的初级形式，主要发生在低海拔地区冻雨期，当环境温度较低时空气中的水分在输电线路表面聚集并凝结成冰。相对于冰而言，雨凇密度较低、持续时间较短。

混合凇则是在满足雨凇发生条件的基础上，因空气中水分含量较高且空气流速较快形成。混合凇的密度较高，覆冰发展速度较快，对导线的危害更为严重。

导线覆冰舞动，或者某段覆冰脱落引起导线跳跃，这两种情况容易引起冲击荷载。冲击荷载就好比现实生活中瞬间发生的急刹车、碰撞、打击等，它的作用时间短、载荷变化剧烈，会对线路造成严重危害。

此外，输电线路的绝缘子串因覆冰过多或被冰凌桥接，绝缘性能下降，也会导致线路发生故障。

二、除冰方案

确保电力系统稳定运行，成为电力人极端天气下首要考虑的问题。针对输配电线路不同程度的覆冰情况，需要选择采用不同的方式除冰。对应架空线路覆冰的消除方式一般分为电流融解法和机械除冰法两种思路。

★电流融解法包含增加负荷电流和施加短路电流两种方式。

通过倒负荷增加负荷电流适用于覆冰初期，且不宜长时间使用；

施加短路电流融冰（直流融冰）效率较高，但无法避免用户停电。

基本原理是将线路停电后，将变电站内的交流电转为可控的直流电，通过电缆输送到导线上去，直流电流经过导线电阻后会发热，从而融化覆冰。融冰辐射线路可达到100公里。

机械除冰方案目前可以分为三大类：

一是设备不能自主沿导线运动，需要人力牵引的方案，如利用长绝缘杆、防潮型绝缘绳、滑车上式除冰器等工具进行除冰，以及绝缘斗臂车短杆作业清除覆冰、空包炸弹振动除冰。

人工打冰

如导线对地不高，可以使用长的绝缘杆敲打覆冰层使它脱落。

优点：实施简单、成本低。

缺点：安全风险高（触电、坠落等）、效率低下、可能损伤导线及绝缘子。

滑车式除冰器

将除冰器安装在导线上，地面人员用绳索拖动其在导线上滑走，将覆冰轧碎。

优点：除冰效率较高、安全性相对较好。

缺点：不可连续跨杆作业，适用场景有限制、操作要求精准。

绝缘斗臂车短杆作业清除覆冰

在绝缘斗臂车工作斗内使用除冰绝缘工具除冰，如：带有除冰锄、除冰锤、除冰铲、除冰斧、除冰转向钩、除冰双头凿等多种操作头的防潮型绝缘杆式除冰工具。

优点：安全性高

缺点：受地形限制较大，车辆挪动频繁，效率不高。

绝缘绳间接作业法清除覆冰

使用长的操作杆将绝缘绳挂到导线上，由地面上的人沿线拉着向前走动，将冰层拉碎。

优点：适用于导线覆冰初期，效率较高。

缺点：不适合覆冰较为严重的情况。换相作业需要重新挂设绝缘绳。

空包弹除冰

无人机配合导引绳将机械振动除冰装置悬吊并紧扣于导线上，通过地面遥控引爆装置内空包弹，空包弹内气体爆炸后产生的强大冲击波迅速冲向导线，导线受到剧烈震动后，覆冰即被震碎落下。

二是各种可以沿导线自主行走除冰的机器人装置。

目前主要有通过人工登塔挂设、无人机吊装、无人机/绝缘杆+牵引绳三种方案将除冰机器人安装在导线上，人员在地面通过遥控器控制，机器人可以沿导线行进在一档线路内除冰。

除冰方式主要有震颤、旋转式刀片剥除、锐物凿击、碾压碎冰、非对称折破力碎冰等。

优点：相对其他人工除冰方式，机器人作业有效降低了工作强度，安全风险更低，同时适用于清除覆冰层较厚的。

缺点：目前在不改造杆塔情况下，换档与换相作业需要重新挂载机器。

无人机配合导引绳将机械振动除冰装置悬吊并紧扣于导线上，通过地面遥控引爆装置内空包弹，空包弹内气体爆炸后产生的强大冲击波迅速冲向导线，导线受到剧烈震动后，覆冰即被震碎落下。

三是无人机+重物撞击除冰

通过无人机下方系挂一根绝缘绳，绳下悬吊除冰棒，操控无人机升空后使除冰器具多次撞击覆冰导线，引发导线震动进行脱冰。

优点：清除导线积雪与雾凇时作业效率高，不受地形限制

缺点：不适用清除冻雨型覆冰（附着力紧密），对无人机飞手操作要求高。

三、施工作业注意事项

在结合实际情况选择除冰方案时也需要评估工作条件与作业方式，同时进行风险分析与防控。

工作条件与作业方式

1.一般要求

1）气象

风力应不大于5级（10.7米/秒），湿度应不大于80%。

2）地形

带电作业人工除冰适用于城区或城郊（工业区），也可用于山区线路沿公路架设的配电架空线路主线，山区的分支线由于地形较差，且负荷一般不太重要，无需进行带电除冰工作。

3）装置及导线架设方式

带电作业机械除冰适用于架空导线采用水平排列或三角排列的单回路线路，以及采用二四排列的双回路线路。不宜在垂直排列双回路线路及其他多回路排列的架空线路上开展带电机械除冰。

2. 特殊要求

1）档距

跨江、跨湖、跨峡谷等大档距内不适宜进行带电除冰作业，以避免冰层脱落瞬间导线跳跃引起相间短路事故。

2）杆塔状态

杆塔倾斜、导线弧垂严重偏低、金具绝缘子破损、导线发生扭转、杆身严重冰冻等情况下，严禁进行带电除冰作业。

风险分析与防控

1. 覆冰导线、电杆、横担在机械除冰时因受力接近极限，可能发生导线断裂、绝缘子断裂、横担扭曲或电杆倒塌事故。

2. 除冰操作使导线弧垂增大，对地距离减小，可能导致接地短路或相间短路，尤其是在冰块脱落引发导线舞动时。

3. 不当的带电机械除冰作业方式和工具使用可能导致安全距离不足，从而引发触电事故，包括跨步电压触电及直接触电。

4. 高山地区覆冰严重，道路湿滑，易发生摔伤或高空坠落。未彻底清除电杆积雪登杆作业时脚扣易打滑。此外，断线倒杆时，作业人员可能被导线和电杆击中，或被掉落冰雪砸伤。

5. 作业人员保暖措施不到位时，存在冻伤风险。

6. 使用绝缘斗臂车进行除冰作业时，地面结冰或坡度较大情况下，车辆支腿垫板不稳定可能导致车辆倾覆或移位。