本发明属于输电线路融冰技术；尤其涉及一种考虑水膜的输电线路融冰时间计算方法。
背景技术：
输电线路的电热融冰计算模型是设计融冰装置和选择融冰方案的理论基础，合理的融冰模型有利于研究各影响因子对融冰过程的影响，为选择融冰激励源的参数和计算融冰时间提供理论依据，对于提高电网预防冰灾事故的能力和改善融冰技术具有重要意义。
现有技术对输电线路覆冰研究大多集中在覆冰的形成过程和影响条件，对输电线路融冰过程及电热融冰特性的研究较少。在现有的融冰模型中，一般采用圆柱体模型而且没有将融冰过程中产生的水膜考虑在内；实际上，由于在迎风侧的覆冰量比背风侧的多，覆冰的形状更接近于椭圆，同时在冰层融化时会产生一定厚度的水膜，而水膜与冰的热传导不同；现有技术并没有考虑这些因素，导致输电导线融冰计算模型的实用性和计算准确性较差。
技术实现要素：
：
本发明要解决的技术问题：提供一种考虑水膜的输电线路融冰时间计算方法；以解决现有技术的输电线路融冰模型采用圆柱体模型而且没有将融冰过程中产生的水膜考虑在内；同时在冰层融化时会产生一定厚度的水膜，而水膜与冰的热传导不同；现有技术并没有考虑这些因素，导致输电导线融冰计算模型的实用性和计算准确性较差等技术问题。
本发明技术方案：
一种考虑水膜的输电线路融冰时间计算方法，它包括：
步骤1、融冰开始前导线温度tw，冰层温度ti，环境的温度te相同设为ts
tw＝ti＝te＝ts(1)
步骤2、计算融冰区域的面积am和剩余冰区域的面积ar
ar＝πab-πr2-am(3)
步骤3、计算导线从温度tw上升到0℃所需要吸收的热量q1
q1＝cwρwaw(0-tw)(4)
式中cw为导线的比热容，ρw为导线密度，aw为导线的截面积；
步骤4、计算冰从温度ti上升到0℃所需要吸收的热量q2
q2＝ciρiam(0-ts)(5)
式中ci为冰的比热容，ρi为冰的密度；
步骤5、计算冰继续吸收热量融化成水，所需热量q3
q3＝ρiamli(6)
式中li为冰的融化潜热；
步骤6、计算剩余冰层吸收的热量q4
q4＝ciρiar(0-ts/2)(7)
步骤7、计算冰层表面所散失的热量q5
式中：hc，hr分别为对流散热系数和辐射热系数；对流散热qc和辐射散热qa；ti(θ)和di(θ)分别为角度θ所对应的冰层外表面的温度和冰层厚度，两者皆为角度θ的函数。
步骤8、计算融冰时间t
式中：i为融冰电流，ρ为导线电阻率，l为导线长度，dr0为电阻微元。
本发明的有益效果：
本发明提供一种输电线路电热融冰考虑融冰过程产生水膜影响的椭圆二维计算方法。在融冰开始前视导线和冰层与环境温度相同，且导线是热的良导体，在融冰过程中视导线为等温体。如图1所示将覆冰的形成以及融冰过程为四个阶段：第一阶段，椭圆型覆冰，在风的影响下，导线覆冰的迎风侧的覆冰比背风侧的多；第二阶段，融冰产生水膜，融冰开始后，导线温度升到0i后首先融化与导线直接接触的冰层内表面，产生厚度为x的水膜；第三阶段，冰层旋转，在重力的作用下冰柱沿竖直方向运动；第四阶段，冰层脱落，随着融冰的继续，导线上升到距离上冰层外表面一个水膜厚度的时候视为融冰结束。
本发明的技术特点：
将融冰过程分为椭圆型覆冰、融冰产生导线—水膜、冰层旋转、冰层脱落四个阶段，体现了输电导线电热融冰过程中的规律与特性。
考虑了水膜对融冰过程的影响，体现了融冰过程中冰水混合热特性，使融冰计算模型更合理。
本发明合理地模拟了输电导线电热融冰过程，使融冰过程热量分析更为准确，从而可更准确计算电热融冰所需要热量与融冰时间等参数。为输电线路电热融冰装置设计与融冰方案的选择提供理论依据，对预防电网冰灾事故和提高融冰技术具有重要意义；解决了现有技术的输电线路融冰模型采用圆柱体模型而且没有将融冰过程中产生的水膜考虑在内；同时在冰层融化时会产生一定厚度的水膜，而水膜与冰的热传导不同；现有技术并没有考虑这些因素，导致输电导线融冰计算模型的实用性和计算准确性较差等技术问题。
附图说明：
图1为本发明输电线路融冰过程模型示意图。
具体实施方式：
本发明提供一种考虑水膜的输电线路融冰时间计算方法。在融冰开始前视导线和冰层与环境温度相同，且导线是热的良导体，在融冰过程中视导线为等温体。如图1所示将覆冰的形成以及融冰过程为四个阶段：第一阶段，椭圆型覆冰，在风的影响下，导线覆冰的迎风侧的覆冰比背风侧的多；第二阶段，融冰产生水膜，融冰开始后，导线温度升到0i后首先融化与导线直接接触的冰层内表面，产生厚度为x的水膜；第三阶段，冰层旋转，在重力的作用下冰柱沿竖直方向运动；第四阶段，冰层脱落，随着融冰的继续，导线上升到距离上冰层外表面一个水膜厚度的时候视为融冰结束。其中设水膜的厚度为x，导线的半径为r，椭圆覆冰的长半轴和短半轴分别为a，b；ti(θ)为角θ处对应的冰层外表面的温度；dθ为微角元。
一种考虑水膜的输电线路融冰时间计算方法，它包括：
步骤1、融冰开始前导线温度tw，冰层温度ti，环境的温度te相同设为ts
tw＝ti＝te＝ts(1)
步骤2、计算融冰区域的面积am和剩余冰区域的面积ar
ar＝πab-πr2-am(3)
步骤3、计算导线从温度tw上升到0℃所需要吸收的热量q1
q1＝cwρwaw(0-tw)(4)
式中cw为导线的比热容，ρw为导线密度，aw为导线的截面积。
步骤4、计算冰从温度ti上升到0℃所需要吸收的热量q2
q2＝ciρiam(0-ts)(5)
式中ci为冰的比热容，ρi为冰的密度。
步骤5、计算冰继续吸收热量融化成水，所需热量q3
q3＝ρiamli(6)
式中li为冰的融化潜热；
步骤6、计算剩余冰层吸收的热量q4
q4＝ciρiar(0-ts/2)(7)
步骤7、计算冰层表面所散失的热量q5
式中：hc，hr分别为对流散热系数和辐射热系数；对流散热qc和辐射散热qa；ti(θ)和di(θ)分别为角度θ所对应的冰层外表面的温度和冰层厚度，两者皆为角度θ的函数。
步骤8、计算融冰时间t
式中：i为融冰电流，ρ为导线电阻率，l为导线长度，dr0为电阻微元。