电杆在覆冰工况下的荷载组合

冬天导线结冰，是电力线路的一大威胁。冰挂在导线上，重量大增，再加上风吹，综合荷载可能远超正常设计值。电杆在覆冰工况下的受力怎么算？设计人员是怎么确保杆子在冰天雪地里不倒的？

覆冰荷载首先来自导线本身。导线表面结冰，冰层的厚度用毫米来表示。轻微覆冰可能只有几毫米，严重覆冰能达到几十毫米。冰的密度大约0.9克每立方厘米，覆冰厚度20毫米、导线直径20毫米的架空线，每米长度增加的冰重能达到两三公斤。一档100米的导线，增加的冰重就有两三百公斤，全部挂在两端的杆子上。

除了导线覆冰，绝缘子串、横担、杆身本身也会覆冰。这些覆冰虽然重量不如导线大，但积少成多，也不能忽视。尤其是杆身覆冰，增加了杆子的迎风面积，风荷载也随之增大。设计时通常把杆身覆冰折算成等效风荷载增量来处理。

覆冰工况下的荷载组合，设计规范有明确规定。一般要考虑两种组合：一种是覆冰加相应风速，另一种是脱冰跳跃。覆冰加风速的组合，是指导线在覆冰状态下，同时受到风的作用。此时风荷载比无冰时小，因为覆冰让导线变得更粗，但表面更光滑，风载体型系数有变化。设计风速通常取10米每秒左右，比最大设计风速小。

脱冰跳跃是另一种危险工况。导线一侧覆冰突然脱落，另一侧还在覆冰，两侧荷载不平衡，导线会发生剧烈的上下跳跃。这种跳跃产生的动态荷载，可能比静态荷载大好几倍。设计时通常用动力系数来考虑这种效应，动力系数一般取1.5到2.0，也就是把静态不平衡荷载乘以这个系数，作为等效动态荷载。

不均匀覆冰也是要考虑的情况。同一耐张段内，各档的覆冰厚度可能不一样，有的档冰厚，有的档冰薄，导致张力分布不均。严重的时候，冰薄的档导线松弛，弧垂增大，对地距离不够；冰厚的档导线张力大，对杆子的拉力也大。设计时通常按不均匀覆冰系数来考虑，一般取0.7到0.9，也就是假设一部分档覆冰厚，另一部分覆冰薄。

覆冰工况下的安全系数，通常比正常工况要求高。因为覆冰是极端气象条件，发生的概率低但破坏力大，设计上要留更大的安全裕度。抗倾覆安全系数、导线安全系数，在覆冰工况下通常要比正常工况提高百分之十到二十。

防止覆冰灾害，设计上除了提高杆子的承载能力，还可以采取其他措施。比如减小耐张段长度，降低单档的覆冰总量。采用加强型杆或者大弯矩杆，提高抗冰能力。在重冰区，适当加大导线对地距离，给弧垂留足余量。有些线路还安装有防冰导线或者除冰装置，但这些技术成本高，普及率还不高。

运行中遇到覆冰天气，要加强特巡。观察导线覆冰厚度、杆身有没有倾斜、拉线有没有松弛。如果覆冰严重超过设计标准，要考虑主动拉闸停电，防止倒杆断线造成更大损失。等冰化了再恢复供电，虽然影响供电可靠性，但比起设备损毁和人身安全事故，还是值得的。