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地线直流融冰是一种应用于电力系统中的防冰除冰技术，特别适用于寒冷气候条件下，架空输电线路导地线易覆冰从而导致的故障问题。该技术通过在输电线路的地线上施加直流电流，利用电流通过导体时产生的热量，使地线及其周围的冰雪受热融化。这一过程有效消除了地线表面的覆冰，避免了因结冰引起的线路重量增加、弧垂增大、导线间距离缩小等问题，进而减少了线路短路、断线及塔架倒塌等安全隐患。地线直流融冰技术的应用，显著提高了电力系统的抗灾能力和运行可靠性，确保了冬季极端天气下电力的稳定供应。
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一、覆冰及覆冰类型
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架空输电线路覆冰是指当温度低于0度时，湿气在导线表面凝结并积累形成冰层的现象。这种覆冰现象受气候、风速、杆塔高度和导线粗糙程度等多种因素影响。覆冰会增加输电线的重量和体积，导致导线弧垂增大、对地间距减小，严重时可能引发导线舞动、杆塔倒塌、绝缘子损伤等事故，进而影响电力供应的稳定性和安全性。因此，架空输电线路覆冰是一个需要高度重视的问题，需要采取有效的防治措施来确保电网的安全运行。
架空输电线路覆冰的类型主要有以下几种：
湿雪：雨或雨夹雪降落到气温略高于0℃的近地层，稍稍融化变湿，黏附在输电线路上形成，密度0.2～0.4 g/cm³，形成圆筒形覆雪，可能导致较大的线路覆冰事故。
雾凇：在-10～-3℃、风速为2～10m/s的天气条件下，浓雾或毛毛雨等过冷却小水滴在输电线路迎风面上快速冻结形成，密度0.1～0.3 g/cm³，附着力较弱，易脱落，一般不导致事故。
雨凇：在-3～-1℃，由于毛毛雨天气条件下，过冷却雨滴或较大雾滴在输电线路上铺展开后逐渐冻结而成，密度0.7～0.9 g/cm³，透明、坚实，附着力强，容易导致事故。
混合凇：多种积冰过程因温度的变化或降落物的改变而反复作用于输电线路上，形成层叠交叉的混合物，接近雨凇，密度0.2～0.6 g/cm³，附着力强，易致事故。
二、架空地线的作用
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三、架空地线接地方式
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2. 架空地线单点接地
为降低架空地线逐塔接地引起的电磁感应电压、电流及电能损耗，将地线对地绝缘，仅在线路某基杆塔接地（单点接地），接地点可设置在架空地线端部或中部。
1）接续塔一侧接地另一侧绝缘：在接续塔上，架空地线（含OPGW） 一端采用绝缘金具绝缘引下，另一端采用专用接地线接地并引下，通过绝缘接续装置进行电气隔离并完成光纤接续:在非接续塔上，架空地线（含OPGW）采用带放电间隙绝缘子与杆塔绝缘。
2）接续塔两侧全绝缘、中间直线塔接地：在接续塔上，架空地线（含OPGW）两端均采用绝缘金具进行绝缘引下，OPGW通接续装置进行电气隔离过绝缘接续装置进行电气隔离并完成光纤接续；在两个接续塔中间位置选择一基铁塔采用专用接地线接地；在其他非接续塔上，架空地线（含OPGW） 采用带放电间隙绝缘子与杆塔绝缘。
四、架空地线绝缘间隙
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地线绝缘子应能耐受地线电磁感应电压，雷电过电压超过整定值时放电间隙应可靠击穿，绝缘子放电间隙距离应满足以下要求：
（1）放电间隙工频放电电压应低于不带放电间隙地线绝缘子工频耐受电压。
（2）放电间隙雷电冲击放电电压应低于不带放电间隙地线绝缘子雷电冲击耐受电压。
融冰电压 （kV） | 15 | 25 | 35 | 45 | |
30 | 45 | 65 | 80 |
地线融冰技术的实施，要求地线对铁塔绝缘，同时绝缘地线还可避免架空地线的电能损耗。地线空气间隙既要满足在污秽及覆冰时，在融冰电压作用下不被击穿，又要满足在单相接地故障时能可靠击穿。但由于雷电自身的复杂性，目前关于绝缘地线对防雷性能的研究还没有明确的结论。所以架空绝缘地线采用单点接地线方式，而在必须要融冰时，地线采用绝缘的运行方式。这样同时兼顾了融冰、降损、防雷的需要。
五、架空地线直流融冰
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相导线、地线均覆冰时，如果只对相导线进行融冰，则相导线融冰后，其高度上升，使相导线、地线间的距离减小，当相导线、地线间的距离小于安全距离时，相导线对地线放电，不仅产生线路接地故障，还易导致地线断线。因此在一次输电线路融冰中，不仅需要对相导线进行融冰，也需要解决如何对地线进行融冰。
1）大地回路方式
2）地线串联回路方式
地线串联融冰接线方式，通过两根地线形成电流回路融冰，与相导线无关，可以与相导线同时融冰，减少停电时间。因地线允许载流量原因，融冰距离短，当与相导线同时融冰时，还需注意相导线与地线可能不同期脱冰而造成相导线与地线间安全距离不足的情况。
3）导地线回路方式
融冰装置正、负极分别连接到融冰地线和一根导线上，尾端将地线与导线短接形成回路进行融冰，如下图所示。
地线并联以相导线为回路融冰的接线方式，是将两根架空地线并联后，分别连接到两根导线上。该融冰方式利用直流融冰装置容量大、输出电压不高的特点，将两根地线并联次完成融冰，减小对融冰电压的要求。
融冰装置正、负极两端分别连接到线路两根导线中，将需要融冰的地线段首尾两端分别连接到两根导线上，形成融冰回路，如下图所示。
地线并联（含分段）以相导线为回路接线方式融冰，可以有效减小融冰电压，初步计算分析表明，每增加一次并联，融冰电压减半，融冰电流增加一倍，融冰容量基本不变。所以长线路，增加地线并联数，可以有效减少地线融冰电压。
2. 融冰电流、电压及时间
1）最小融冰电流
地线的融冰电流应结合融冰时间在最小融冰电流与最大融冰电流之间选择。地线的最小融冰电流可按下式计算：
式中：Imin——最大融冰电流（A）；
WR——地线的辐射散热功率（W/m），
WF——地线的对流散热功率（W/m）；
WS——地线的日照吸热功率（W/m）；
Rm——允许温度下导线或地线的电阻（Ω/m）；
E1——地线表面辐射散热系数，宜取0.9；
S1——斯特凡—包尔茨曼常数，为5.67×10-8（W/m2）；
D1——地线的外径（m）；
tm——地线的允许温度（℃）；
t ——环境温度（℃），宜取10℃~15℃；
λt——地线表面空气传热系数[W/(m·℃)；
Re ——雷诺数；
αs——地线表面吸热系数，宜取0.9；
t——环境温度（℃），宜取-3℃~-5℃。算最大融冰电流时，地线融冰允许温度宜符合下表的规定 。
2）融冰电压及融冰容量
P——融冰电容（kW）；
IR——实际融冰电流（kA）；
R20——20℃时融冰回路中地线的电阻（Ω/km）；
3）融冰时间
地线的融冰时间可按下列公式计算：
g0——冰的比重(g/cm)，雨淞取 0.9，雾淞取 0.3；
b——覆冰厚度（cm）。
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