临界电流防止架空导线覆冰的机理研究

架空导线覆冰常造成导线舞动、弧垂下降、短路放电、断线断股、金具损坏及杆塔倒塌等事故，对高压电线、通信线以及电气化铁路接触线危害极。大本项目试图从工程热物理角度出发分析架空导线在覆冰环境条件下的传热传质与流动规律，研究空气中过冷却液滴被导线捕获的有效性（收集系数E）以及含有过冷液滴空气横掠导线对流换热规律，建立液固耦合的通电导线能量守恒方程，在导线表面温度大于0℃的情况下求解防止导线覆冰的临界电流（覆冰环境条件下，使导线不覆冰时流过导线的最小电流），获得与常用气象参数及导线性质相关的临界电流实用计算关联式，提出临界电流防覆冰的完整理论，为使用临界电流防导线覆冰方法提供基础理论依据。本项目提出的用临界电流防冰方法是一种原理简单、不增加设备投资、能耗很低（融冰需要把导线顶部的所有冰雪融化，潜热消耗很高，而本方法只要将被导线捕获的过冷液滴加热到0℃以上，显热消耗小）的主动防冰方法。

架空导线覆冰常造成导线舞动、短路放电、杆塔倒塌等事故，对高压电线、通信线以及电气化铁路接触线危害极。大本项目从工程热物理角度出发分析了导线覆冰过程的传热传质与流动规律，通过理论分析、数值模拟以及实验研究等方法，研究了空气中过冷却液滴被导线捕获的有效性（收集系数E）以及含有过冷液滴空气横掠导线的对流换热规律，建立了液固耦合的通电导线能量守恒方程，在导线表面温度大于0℃的情况下求解了防止导线覆冰的临界电流（覆冰环境条件下，使导线不覆冰时流过导线的最小电流），获得了与常用气象参数及导线性质相关的临界电流计算公式，提出了临界电流防覆冰的完整理论与专家系统.. 　　通过研究分析发现，临界电流大小主要取决于含有过冷水滴空气外掠导线对流换热系数、导线对液滴的收集系数以及气象参数。将欧拉-欧拉数值法应用到导线表面收集系数的计算当中，对收集系数进行了数值模拟，并在冰风洞中对其进行了实验研究。在冰风洞中的实验表明，在风速、气温等相同的条件下，覆冰条件下空气与导线间的对流换热系数比干空气横掠导线时的对流换热系数提高20%。. 　　本项目提出的用临界电流防冰方法是一种原理简单、仅仅需要增加少量设备、能耗较低的主动防冰方法，对重覆冰区的架空输电线路防冰具有重要的理论意义与良好的应用前景。