学术简报︱架空输电导线覆冰冻结系数计算及其影响因素分析
华北电力大学能源动力与机械工程学院、中国电力科学研究院输变电工程研究所的研究人员何青、李军辉、邓梦妍、张暕、杜冬梅，在2019年第19期《电工技术学报》上撰文指出，冻结系数是输电导线覆冰预测计算的重要参数之一。
为了提高冻结系数的计算精度，提出了考虑碰撞系数、电流焦耳热和导线表面温度等影响的冻结系数计算方法，并与原有方法进行对比，分析了环境参数对冻结系数的影响。最后通过实验验证了该方法的计算精度。应用该计算方法，不仅可以提高覆冰预测计算的精度，而且还揭示了微气象环境和导线特征等参数对冻结系数影响的规律。
输电线路覆冰是空气中的过冷却水滴在低温导体上冻结的一种自然现象，是一种涉及流体力学和热力学的综合物理现象，易发生于冬季较为寒冷潮湿的地区。
运行中的输电线路若发生覆冰现象可能会造成一系列危害，如发生线路过载事故、覆冰不均或覆冰掉落时造成的输电线跳跃事故、绝缘子串覆冰造成频繁闪络事故、输电导线迎风舞动导致电力设备损坏等。这些事故都会对电力系统造成难以估量的损失。因此造成的电力系统大面积长时间停电，不仅给国民经济带来严重损失，而且也给人们的生活造成极大的不方便。
输电线覆冰的形成主要与气象条件有关，只有当环境温度、湿度以及风速等自然因素达到一定条件时，才有可能形成覆冰。在这样的气象环境下，空气中的过冷却水滴会在风力作用下靠近导线，其中一部分过冷却水滴会绕过导线，另一部分会与导线表面发生碰撞并被捕获，这部分水滴就可能在导线表面冻结，形成覆冰。
近年来，围绕输电线路的覆冰过程和覆冰机理的研究仍然受到较多关注，对导线覆冰冻结系数也给出相应的计算理论和方法。但是，在这些计算理论和方法中，没有考虑到碰撞系数对冻结系数的影响，尽管有文献提到导线表面温度，但是也没给出相应的计算方法，致使覆冰预测分析精度不高。
为此，本文在分析碰撞系数、导线表面温度等对冻结系数的影响基础上，提出了综合考虑碰撞系数和导线表面温度影响的冻结系数计算方法，以提高导线覆冰预测计算的精度。
图2 冻结系数计算流程
1）分析了过冷却水滴在输电导线表面的冻结过程，提出了考虑碰撞系数、电流焦耳热和导线表面温度影响的冻结系数计算方法，并进行了实验验证，提高了冻结系数的计算精度。
2）应用本文所提方法计算得到了冻结系数与碰撞系数、导线表面温度和电流焦耳热的关系，结果表明考虑碰撞系数和导线表面温度影响将使冻结系数增大，考虑电流焦耳热影响将使冻结系数减小。
3）与已有方法相比，应用本文方法计算得到了更为符合实际的冻结系数随导线直径增加的变化规律。