[科普中国]-气象对架空线路的影响

架空线路指高压送电线路、通讯线路和电气化铁路的接触网等用铁塔、水泥或木质杆柱把电线架在空中的线路。架空线路穿越不同的气候区和地理环境，经受烈日高温，电击雷劈，狂风暴雨，严寒重冰。一旦电线中断，或杆塔倒塌，供电或通讯停止，对国民经济会造成巨大损失。我国通讯线路由于电线覆冰而倒杆的，1954～1955年度为1325杆，1956～1957年度1064杆。

简介架空线路指高压送电线路、通讯线路和电气化铁路的接触网等用铁塔、水泥或木质杆柱把电线架在空中的线路。架空线路穿越不同的气候区和地理环境，经受烈日高温，电击雷劈，狂风暴雨，严寒重冰。一旦电线中断，或杆塔倒塌，供电或通讯停止，对国民经济会造成巨大损失。我国通讯线路由于电线覆冰而倒杆的，1954～1955年度为1325杆，1956～1957年度1064杆。云南省1960～1994年间，送电线路发生覆冰倒杆断线事故101次，少送电12×109 W·h。1984年1至2月，贵州大范围覆冰，使输电网割裂为4片。输变电设备直接损522.1万元用户线路及变电设备损失444.2万元；工交、邮电部门直接经济损失2 048.5万元；全省国营林场有一半以上受害；仅西部27个林场，受灾面积达2.2×107m2，损失木材6×104m3。美国1990年3月7～8日在衣阿华、南达科他和内布拉斯加州出现了大范围风暴和冰，严重处电线的冰厚达120 mm。有一条27 km长的高压馈电线倒塔78基。各地共有19km的电缆损坏，维修费需1500万美元。两个州的电力系统直接损失约2 000万美元。仅一城市对风暴所摧残的市容和房屋进行清理，就花费210万美元。

线路的覆冰和大风的随机性很大，设计标准若低于实际，难免发生事故。如我国500kv銭路从1988年到1993年倒塔4次，计19基。分析其原因，是由于出现的冰与风荷载超过了设计荷载，以及材料和设计质量有一些实质性的缺陷。如果一味要求保证线路的可靠性，盲目按照高标准设计，投资成本太大，也造成经济损失。所以，要作出合理的设计，既保证安全，又节约投资。1

气象对线路的机械性能的影响为叙述的方便，把导线、地线、避雷线、电话线及其附属小件设备如线夹、绝缘子等统称为电线。铁塔、水泥杆柱等支撑物统称为杆塔。线路则包括两者。气象对线路的机械性能的影响有以下几方面。

1.电线和杆塔承受的气象荷载。大风对电线施加水平荷载覆冰对电线施加重力，连同电线的自重构成垂直荷载。覆冰还使电线受风的面积加大，使水平荷载增大。电线承受水平和垂直荷载的合力，称综合荷载，以比载计，即电线每米长、每平方厘米横截面积所受到的力。低温时电线收缩，拉力加大。冰与风综合荷载如超过器件的承受力，或者覆冰造成一档断线后杆塔两面的拉力不平衡，或杆塔两侧不同期脱冰造成拉力不平衡，都可能使绝缘子、金具或横担损坏，防震锤弯曲，球头磨损及变形，杆塔变形以至倒塌。如1984年1月17～19日华东三省不少线路覆冰达6.5 N/m，超过设计荷载的8.8倍，折断铁横担10 175根，断杆4 499基。

2.气象与电线的弧垂。电线下垂的最低点距悬挂高度的距离称为弧垂。为了保证电线距地有一个安全的距离，要控制弧垂。综合比载越大，气温越高(使电线的拉力越小)，档距正越长，则弧垂(H)越大。它们有以下关系

为了控制弧垂，要了解可能造成最大弧垂的温度和荷载的情况。

3.气象与电线的振动。微风吹过电线，背风一侧涡旋不断生消的冲击力，使电线发生高频的颤动。颤动频率如与电线的振动频率共振，形成微风振动。它使线夹处的电线发生金属疲劳，直至断股断线。阵风对电线、特别是覆冰的电线有铅直的分力，使电线发生铅直方向的舞动。通讯线舞动会绞线；损坏绝缘子使绝缘子翻转到横担上使杆塔的结合点松动。

4.覆冰与电线的扭转。覆冰往往先在电线的迎风一侧增长，对电线产生扭转的力矩。电线扭转时如果发生舞动，可能在线夹附近折断。1

气象对线路的电气和电讯性能的影响1.雷电 雷电感应或击中电线，产生超常的大气过电压，使导线和杆塔或横担之间发生闪络，损坏线路，或击穿绝缘物，破坏电器设备。

2.雨、雪和雾 导线周围一薄层空气若被电离，电线会向外持续放电，有光，称为电晕。电晕损耗电力。下雨、下雪或浓雾时，空气潮湿，容易发生电晕I使设备绝缘能力降低，容易发生闪络、跳闸芸至短路通讯线绝缘力减低，讯号衰弱，通话质量降低。覆冰时通讯线载波衰耗大，杂音增加。

3.风 风使电线偏离平衡的位置，是为风偏。风偏使导线和其他物体的间隙减小，可能发生闪络放电，烧坏电线，或使瓷瓶老化而减弱绝缘能力，跳闸或短路。风从横向吹来，使并排的几条电线不同步地摆动，有时会闪络或绞线。

4.覆冰 覆冰使导线弧垂增大，对跨越物(如通讯线、树木等)闪络放电。电线覆冰时表面不规则，风吹过时产生不同方向的分力，电线容易舞动或摇摆，使部分覆冰脱落，电线跳跃。跳跃激发电线这个弹性系统发生波动，使覆冰陆续脱落，继续引发跳跃。脱冰不均匀使导线跳跃舞动，称为脱冰跳跃。舞动和脱冰跳跃有时使导线和地线或避雷线靠近，间隙不足而放电，可能绞线。1

本词条内容贡献者为:

刘勇 - 副教授 - 西南大学资源环境学院