Гололед представляет собой образование на проводах слоя твердых атмосферных осадков в виде чистого льда со средней плотностью 0,75 г/см3, изморози (кристаллических осадков с плотностью 0,1...0,2 г/см3), мокрого снега и смеси этих осадков. Наиболее часто гололед на проводах и тросах наблюдается при температуре воздуха близкой к 0 °С, когда оттепели сменяются похолоданием (см. классификация видов обледенения неизолированных проводов).
На интенсивность обледенения влияет высота расположения проводов. При увеличении расстояния от земли возрастает скорость ветра и увеличивается содержание переохлажденной воды в воздухе, что способствует увеличению размеров гололедных отложений.
На основании обобщения экспериментальных данных предложены поправочные коэффициенты для учета влияния высоты на толщину стенки гололеда. Согласно СНиП значения поправочных коэффициентов по отношению к высоте 10 м составляют:
Расположение центра тяжести элементов крунового сечения и средних точек зон конструкций опор BЛ над поверхностью земли, м
5 10 20 30 50 70 100
Коэффициент 0,8 1 1,2 1,4 1,6 1,8 2
На размеры гололедных отложений оказывает влияние диаметр провода. Чем больше диаметр, тем меньше интенсивность отложений. По мере увеличения диаметра также снижается закручивание провода. Введенные коэффициенты в зависимости от диаметра провода имеют следующие значения:
Диаметр провода, элемента, мм 5 10 20 30 50 70
Коэффициент 1,1 1 0,9 0,8 0,7 0,6
Согласно ПУЭ коэффициент на провода и тросы не вводится и приведен здесь только для понимания процесса гололедообразования.
Карты по гололеду составлялись для стенок, имеющих повторяемость один раз в 10 лет. При этом территория страны делилась на пять районов, в которых толщина стенки гололедных отложений составляла соответственно 5, 10, 15, 20, 22 мм и более. Районы, где толщина стенки составляла 5 и 10 мм считались слабогололедными, 15 и 20 мм — сильногололедными, 22 мм и более — особогололедными. В новой редакции ПУЭ (7-е издание) период повторяемости определен в 25 лет. При этом устанавливается восемь районов по гололеду с интервалом в 5 мм:
Район по гололеду I II III IV V VI VII Особый
Толщина стенки гололеда
мм, не менее.
10 15 20 25 30 35 40 45 и более
Отложение гололеда могут вызвать разрегулировку проводов и тросов и их сближение между собой, сближение проводов и тросов при их подскоке вследствие неодновременного сброса гололеда, «пляску» проводов, обрыв проводов и тросов, разрушение опор, перекрытие линейной изоляции BЛ при таянии гололеда из-за значительного снижения льдоразрядных характеристик изоляторов.
При наблюдении за образованием гололеда определяют направление и скорость ветра с помощью анемометров и флюгера Вильда. Направление и скорость ветра определяется положением флюгарки, которая имеет возможность вращаться вокруг вертикальной оси над неподвижным указателем стран света, крестом румбов, расположенным в горизонтальной плоскости и ориентированным указателем с буквой N или С на север. Флюгарка состоит из двух пластинок (лопастей), раздвинутых на угол 120°, и противовеса. Вращаясь под действием ветра, флюгарка устанавливается противовесом навстречу ветра. При этом крест румбов позволяет определить направление ветра (по расположению противовеса флюгарки).
Скорость ветра измеряют по отклонению железной доски — доски Вильда, подвешенной в вертикальной плоскости на раме, которая благодаря механической связи с флюгаркой всегда располагается перпендикулярно к направлению ветра. Угол отклонения доски Вильда от вертикального положения измеряется специальным указателем, выполненным в виде дуги со штифтами. При легкой доске весом 200 г могут быть измерены скорости ветра до 20 м/с. Для измерения больших скоростей до 40 м/с применяют тяжелую доску весом 800 г. Кроме флюгера Вильда для определения направления ветра применяют ветровой конус.
МТ = nb{d + b)lp
(1)
где М, — масса гололеда; р — плотность; I — длина промежуточного пролета.
Наблюдения за образованием гололеда.
При наблюдении за образованием гололеда необходимо учитывать следующее- гололед на проводах, грозозащитных тросах и опорах ВЛ образуется в холодное время года в результате оседания на них переохлажденной воды, находящейся в воздухе в виде тумана, изморози, дождя или налипания мокрого снега. Образование гололеда может происходить интенсивно в течение непродолжительного времени.
Для своевременного обнаружения образования на ВЛ опасных гололедных отложений необходимо вести специальные наблюдения на отдельно выделенных участках ВЛ или специальных гололедных постах.
Гололедный пост для наблюдения оборудуют гололедным станком и двумя экспериментальными пролетами, расположенными под углом друг к другу и ориентированных к розе ветров. Гололедный пост должен быть расположен на открытом месте, вдали от построек и насаждений.
К наблюдению за образованием гололеда следует приступать: по указанию диспетчера, получившего соответствующие предупреждения с метеорологической станции; с момента фактического образования гололеда на обслуживаемом участке. Измерения, проводимые при наблюдениях, должны производиться через короткие промежутки времени в зависимости от скорости нарастания гололеда и метеорологических условий.
При наблюдении за образованием гололеда следует фиксировать: вид отложения, диаметр (большой и малый) отложения, массу отложения, метеорологические условия — температуру воздуха, направление и скорость ветра, атмосферные явления. Измерения гололедных нагрузок следует производить при помощи специальных приборов — гололедографов или непосредственным взвешиванием и измерением образцов гололеда.
Средством обнаружения и сигнализации о величине гололедных отложений на проводах линий являются дистанционные сигнализаторы гололеда. Выпускаемые отечественной промышленностью дистанционные сигнализаторы гололеда состоят из трех блоков: датчика сигналов гололедных нагрузок, передатчика и приемника высокочастотных сигналов. Датчик нагрузок и передатчик устанавливают на опоре линии так, что нагрузка от массы провода передается на динамометр датчика, и при увеличении ее под действием гололеда происходит замыкание контактов, включающих передатчик, который в свою очередь, посылает сигнал в установленный, например, на подстанции приемник и последний сигнализирует о появлении гололеда.
Однако область эффективного применения сигнализаторов гололеда ограничена. Датчик гололедных нагрузок может реагировать только на достаточно большие по массе отложения гололеда. В то же время «пляска» проводов чаще всего вызывается весьма небольшими по величине односторонними и неравномерными отложениями. Поэтому сигнализаторы гололеда неприменимы как средство сигнализации о появлении условий, могущих вызвать «пляску» проводов.