配电网架空线路覆冰断线原因及防范措施

　　黄美琴

　　【摘 要】配电网架空线路是我国电力系统的重要组成部分，架空线路建设质量对电能供应稳定性具有直接影响。而近年来，因覆冰导致的架空线路断线问题频发，极端天气条件下经常导致电力中断，这对人们的生活质量以及社会经济的正常运行造成了极大的负面影响。鉴于此，本文首先对配电网架空线路覆冰断线的原因进行了简要分析，并针对性给出了防范措施，以供参考。

　　【关键词】配电网；架空线路；覆冰断线；原因；防范措施

　　引言

　　配电网架空线路作为电力系统的重要组成部分，承担着电能输送的关键任务，其稳定运行直接关系到居民日常生活用电、企业正常运转以及工业生产加工的顺利进行。然而，由于架空线路长期暴露在自然环境中，极易受到气候条件、温度变化、机械应力等多种外部因素的影响，尤其是在极端天气条件下，如冰雪、强风、暴雨等，线路覆冰问题尤为突出。覆冰不仅会增加导线的机械负荷，还可能导致导线舞动、弧垂增大，甚至引发断线事故，严重威胁电力系统的安全稳定运行。据统计，覆冰导致的断线事故在配电网故障中占据较大比例，不仅造成大面积停电，还可能引发次生灾害，如火灾或设备损坏，给社会经济和人民生活带来巨大损失。因此，深入研究配电网架空线路覆冰断线的原因，并制定科学有效的防范措施，对于提高电力系统的可靠性和抗灾能力具有重要意义。目前，国内外学者在覆冰机理、覆冰监测技术以及防冰除冰方法等方面已取得一定成果，但仍需进一步结合实际情况，优化覆冰预测模型，开发高效、经济的防冰技术，并完善线路设计与运维策略。本研究旨在系统分析配电网架空线路覆冰断线的主要原因，探讨覆冰对导线机械性能和电气性能的影响机制，并结合现有技术手段，提出切实可行的防范措施，为配电网架空线路的安全运行提供理论支持和技术保障，从而助力电力系统的高效、稳定和可持续发展。

　　一、配电网架空线路覆冰断线原因

　　（一）固定方式不牢靠

　　配电网架空线路构建过程中，施工人员需对支架、耐张线夹及导线连接件进行固定处理，而紧固程度会对配电网架空线路运行稳定性造成直接影响。主要是由于如果没有采取科学的固定方式，很容易导致线路在受到冰重作用时无法承受额外的负荷，从而造成导线断裂或脱落[1]。一旦紧固不充分，会导致连接件在承受冰雪重力时发生松动，进而引发局部应力集中，这一现象集中表现在螺栓未能按规定顺序紧固，此时可能造成局部应力集中点，影响受力均匀性，导致导线发生塑性变形甚至断裂。同时，固定线夹在受力过程中如果存在缺陷，也可能出现滑脱现象，从而引发导线脱落，此时可在短期内导致耐张线夹与钢芯导线之间的连接处松动甚至脱离，从而造成线路断裂。另外，在实际进行线路架设的过程中，如果施工人员没有考虑到冰雪负荷的影响，出现过度紧固或过松紧固的现象，都可能对导线和固定装置造成破坏，此时一旦遇到高冰厚雪现象，导线在风荷载作用下会发生摆动、摩擦，出现严重磨损后最终形成断裂。

　　（二）防振措施不到位

　　振动指的是配电网架空线路在风荷载、温度变化及冰雪积聚等因素影响下出现的结构性动力作用，因此在实际展开线路建设中，如果没有科学展开防振设计，忽视了导线与固定装置的振动频率与幅度，便会导致振动应力积累，使线路出现疲劳破坏[2]。其中，耐张线夹处如果缺乏有效防振装置，导线在风荷载作用下会产生较大的振动幅度，尤其是在受冰雪积累影响时，振动频率更易与导线固有频率相匹配，引发共振现象，此时振动加剧使连接部位承受的交变应力超过材料的疲劳极限，最终导致金属疲劳、裂纹扩展甚至断裂。如导线与耐张线夹连接部位若未采取防振措施，螺栓紧固处可能因长时间振动而导致金属疲劳裂纹，进而使钢芯与耐张线夹脱离。这种现象的产生，很容易导致配电网架空线路在低温环境下，受冰雪负荷影响从而产生较大振动幅度，如果没有采取科学的防振措施，会严重降低导线系统的抗振能力，最终导致线路断裂。

　　（三）引流线搭接方式陈旧

　　配电网架空线路建设中，需充分考量各种恶劣天气条件对线路运行稳定性的影响，其中覆冰现象的影响较大，这就要求施工人员科学采用引流线搭接方式，反之，则容易导致线路出现故障[3]。覆冰现象会增加导线的自重，使得引流线所承受的机械应力大幅上升，若搭接方式较为陈旧，往往无法有效分散这些额外负荷，导致搭接点局部应力过大，最终引发故障。在传统搭接方式中，导线与引流线连接处多采用简单绑扎或螺旋绑扎方式，通常未采取额外的防护措施，此时无法有效应对在极端环境下增加的负荷，尤其是受到冰雪附着引起的振动与机械摩擦作用时。而一旦在配电网架空线路建设中采用了传统引流线搭接方式，容易在冰重积累导致的应力集中处发生局部材料疲劳，从而出现断线现象。且搭接点若存在材料老化、接触不良等问题，冰雪负荷增加会加剧接触面之间的电阻，导致发热，进一步加速连接部件的损坏。

　　（四）导线固定组件耐寒性差

　　导线固定组件在配电网架空线路中的重要性不容忽视，主要需要承受导线张力、保持导线稳定位置以及确保线路在外力作用下不发生位移或脱落。该组件在极端气候条件下对配电网的稳定性会产生直接影响，一旦出现覆冰现象，会导致导线自重剧增，使其遭遇额外的机械载荷，若导线固定组件耐寒性差，则无法有效应对低温环境中的应力变化，容易在冰雪负荷作用下发生性能下降[4]。同时，低温环境会使得固定组件的材料发生脆化或尺寸收缩，导致其固定力不足，使导线与支架之间的连接松动，增加断线的风险。因此，在实际施工中，如果没有科学选择固定组件材料，在低温下的抗拉强度和抗疲劳性下降，导致组件在长期受力过程中发生疲劳损坏，尤其是在冰雪负荷作用下，反复的温差变化和应力循环使得组件极易出现裂纹或破裂现象。同时，固定组件连接部位如果没有采用科学的防护措施，随着温度骤降，材料热胀冷缩效应将导致组件接触面发生位移或错位，增加导线脱落或断裂的可能性。

　　二、配电网架空线路覆冰断线防范措施

　　（一）加强导线固定力度

　　近年来，我国各地区均出现了配电网架空线路覆冰断线现象，其中以2022 年末乳源分公司片区的配电线路多次受损较为典型，针对这一现象公司组织了应急救援队伍进行抗冰抢修。总结抗冰抢修经验发现，积极加强导线固定力度对于预防配电网架空线路覆冰断线至关重要。

　　首先，加强导线固定力度的首要任务是确保固定组件能够在覆冰等极端气候条件下稳定运行，并有效承受由冰雪负荷所引发的机械应力。固定系统设置中应以提高固定强度为核心，因此实际进行配电网架空线路建设中应注重结合实际不断优化耐张线夹、固定支架及连接件的结构与材料，促使其在使用过程中呈现出较强的承载能力[5]。因此配电网架空线路建设中，相关施工人员必须从可能出现的冰雪负荷、温度变化以及风荷载等角度出发进行合理的力学分析，针对性采用固定组件适应动态负荷，确保在低温环境下，固定系统的材料始终呈现出良好的耐寒性和抗疲劳性。

　　其次，应注重强化固定组件抗疲劳能力。在风、冰雪交替作用下，固定系统需要承受频繁的载荷变化与机械振动，为增强固定组件的抗疲劳性，展开架空线路建设中应选用高强度材料，如在耐张线夹、支架等组件应用中，采用具有较高弹性模量和良好耐久性的合金材料，提高固定系统在动态负荷作用下的使用寿命。针对固定组件连接处，还可以不断增加耐磨层、采用防腐蚀涂层，提高其耐磨性和抗老化能力，提升其固定效果。

　　（二）优化防振锤挂设

　　防振锤挂设位置的合理选择直接影响其防振效果，防振锤的安装应根据配电网架空线路的具体环境条件进行精确布置，避免因位置不当导致振动抑制不充分。因此施工人员应根据线路的风速、冰雪负荷以及导线受力情况确定防振锤的最佳位置，防振锤可安装在导线的弯曲点、支撑点或风荷载较大的区域，才能减小因风速变化或温差引起的振动幅度[6]。对于长距离、低弯曲度的架空线路，应在多个位置分布防振锤，确保振动能够在整体上得到有效抑制。实际展开安装过程中，不应图方便缩短安装距离，应确保防振锤距导线之间的合理间距，从而最大程度地发挥其减振作用。

　　为提升防振效果，实际施工中应根据导线类型、负载特性、气候条件等因素选用合适类型的防振锤。对于大负荷、高强度的导线，施工人员应选择具有较高质量和耐久性的防振锤，确保其在长期使用过程中依然能够有效抑制振动。防振锤的质量、重量以及挂设形式应符合设计规范要求，避免因选择不当导致防振效果不足或反效果。如对于某些气候条件下频繁出现剧烈振动的区域，可选择带有更强减振功能的防振锤，确保在强风或冰雪负荷作用下仍能发挥其应有的效果。

　　更重要的是，防振锤安装过程中，施工人员应严格按照设计图纸及施工标准进行，挂设中防振锤与导线的接触角度应适当调整，最大限度发挥减振效果。在安装完成后，施工人员应积极展开调试工作，确认防振锤与导线之间的距离、紧固度以及敷设方式均符合设计要求。如果安装后发现某些防振锤的减振效果不理想，需重新调整安装角度或增加额外的防振锤数量，进一步提高整体减振效果。

　　（三）创新引流线搭接技术

　　首先，优化引流线搭接方式结构。在传统的耐张杆引流线搭接中，常见做法是通过铝绑扎线将两端导线缠绕30 cm，但此方式在面对覆冰、风载等极端条件时常出现因搭接部位应力集中而引发断线问题。为了提高搭接的抗拉强度，可以采用具有更高机械强度和耐久性的合金材料替代传统铝合金绑扎线，确保搭接部位在长期负荷作用下不出现疲劳性断裂[7]。同时，搭接部分的长度及接触面积也应进行优化设计，增加与主线之间的摩擦力和接触面积，提高负载分担能力，减轻导线在耐张线夹处的局部应力；其次，创新引流线材料。为增强引流线搭接部位的抗拉强度及抗疲劳性能，实际进行架空线路建设中，需选用新型合金材料替代传统铝合金，采用具备较高强度、良好的抗腐蚀性及适应低温环境的材料。新型合金材料能够有效抵抗风雪交替带来的温差变化及腐蚀问题，提高引流线在极端气候下的稳定性和使用寿命。同时，引流线的防腐蚀层应根据环境条件进行调整，采用更加高效的涂层或镀层技术，避免因腐蚀导致的连接部分松动，确保搭接部位的长期稳定性；再次，优化引流线搭接形式。在传统搭接形式中，绑扎线连接方式往往存在接触面积不均匀、绑扎松动等问题，影响导线与引流线的稳定连接。针对这一现象，新时期我国在积极开展配电网架空线路建设过程中，可以采用分布式压力接触技术，增加搭接部位的压力分布面，减少因应力集中引起的疲劳性断裂。同时，搭接方式应根据不同导线材料、负荷条件和气候变化进行动态调整，考虑搭接部位的灵活性，使引流线能够在不同的环境下适应负荷变化，提高导线的耐久性。这一过程中能够有效减少因搭接不良引发的断线风险，从根本上提高配电网架空线路在恶劣气候条件下的运行稳定性[7]。

　　（四）提升固定组件耐寒性能

　　提升固定组件耐寒性能是强化配电网架空线路运行稳定性的重要途径，针对覆冰断线问题，为提高架空线路耐寒性能，实际施工中应选用具有优异的低温韧性及抗疲劳性能的合金材料，不锈钢、特种合金钢及高强度复合材料能够在低温环境下保持较高的抗拉强度与耐久性。同时，材料表面应采用防腐涂层处理，减少外界环境对固定组件的影响，延长组件的使用寿命，确保其在低温和恶劣气候下持续发挥稳定作用。

　　在采用性能良好的合金材料基础上，还应注重优化固定组件设计，采用合理的应力分布设计，避免固定点出现局部应力集中现象，尤其是在低温环境下，应力集中容易引发材料脆断。实际展开固定组件应用中，可以采用分散负荷的结构形式，增加固定组件的接触面积，从而分散机械应力，降低因单点负荷过大导致的失效风险。在固定组件的连接处，还应采用插接、铆接等高强度连接方式，避免传统的焊接接头在低温下因热膨胀系数不一致而导致的连接松动或破裂。

　　另外，所应用的固定组件应具备良好的热膨胀性能与适应极寒环境的功能，在此基础上才能够应对不同季节、气候条件下的温度波动。固定组件应具备一定的温度适应范围，避免因环境温度急剧变化而导致组件材质发生变形或破裂。在实际施工中，可考虑采用热膨胀系数与温度变化范围相匹配的材料，增强其在极端温差下的抗应力能力。并强化固定组件表面防霜、防冰功能，避免冰雪聚集在固定部件上，增加额外负荷或对组件造成腐蚀性损害。

　　结语

　　综上所述，随着全球气候变化加剧，极端天气频发，配电网架空线路在恶劣气候中如何长时间稳定运行引起了广泛关注。其中覆冰现象对电力供应系统构成了巨大的威胁，增加了线路断裂风险。因此，采取有效防范措施提高配电网架空线路的抗冰雪能力至关重要。这就要求相关施工人员积极深入分析配电网架空线路覆冰断线的主要原因，并针对性从加强导线固定力度、优化防振锤挂设、创新引流线搭接技术、提升固定组件耐寒性能等角度出发，全面提升配电网的抗灾能力，减少因极端天气引发的断线事故。

　　参考文献：

　　[1] 孙万里.配电网架空线路高阻断线路故障隔离优化分析[J].电气技术与经济,2023(09):303-305+321.

　　[2] 钟文彬.10 kV配网架空线路雷击断线故障分析与防雷措施优化[J].电力设备管理,2023(09):14-16,40.

　　[3] 刘王春,欧朱建,黄冬冬,等.基于PT取电策略的配电架空线路断线故障诊断方法[J].南方电网技术,2024,18(06):131-137.

　　[4] 彭涛,卜凯,任磊.10 kV架空绝缘线路雷击典型事故分析及应对策略建议[J].科技与创新,2023(11):86-88.

　　[5] 徐凯,李冠华,杨璐羽,等.架空绝缘导线断线接地故障的动态接地识别[J].制造业自动化,2023,45(07):131-138.

　　[6] 邵文正,刘文彬,臧家义.考虑分布式电源并网的10 kV配电线路单相断线故障分析[J].齐鲁工业大学学报,2022,36(05):1-9.

　　[7] 余春欢,赵法强,汪建波.10 kV架空绝缘线路雷击过电压保护装置的研制[J].电力系统装备,2023(04):24-26.

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