Snow Accretion on Electric Wires and its Prevention

Abstract

This paper presents a study on the accretion of wet snowflakes transported by a strong cyclone on electric wires by means of wind-tunnel experiments and field observations with the aim of successfully preventing them from accreting on and causing damage to power lines and high-voltage power-transmission towers in snowy areas in such countries as Japan, Canada, and the U.S.A. Although extensive studies have been made on snow accretion in Japan since the 1930's by many workers, their studies have been restricted to the coastal regions of central Honshu facing the Sea of japan, which are typified by heavy wet snowfalls of the monsoon type in a weak wind of less than 3 m/s at a temperature between –1° and +1.5+C continuing throughout the day. However, it has long been known that a cyclone characterized by a strong wind exceeding 10 m/s that carries heavier and wetter snowflakes can cause snow accretion on electric wires to grow to 20–30 cm in diameter. Because its detailed accretion processes and mechanism had not been clarified, studies have been made on the growth processes of snow accretion, the adhesive stress of snow to a wire, the structure and texture of the accreted snow, coefficients of collision and collection of snow on the wire, and trajectories of individual snow particles impinging on or passing by a wire at various wind speeds. It has been confirmed that wet snow can accrete on wires at any wind speed between 0 and 20 m/s. Moreover, new techniques have been developed to prevent wet snow from accreting on wires, and these have proved to be effective in situ for any type of snow accretion in Hokkaido. Givrage de fils electriques par la neige et sa prevention. Ce papier présente une étude sur l'accrétion de flocons de neige humide transportés par une forte tempête sur des fils électriques. Des expériences en tunnel de soufflerie et des observations de terrain avaient pour but de réussir à prévenir les accrétions sur les fils et les dommages sur les lignes et pylônes des lignes à haute tension dans des pays comme le Japon, le Canada et les U.S.A. Bien que des études extensives avaient été faites sur les accrétions de neige au japon depuis 1930 par un grand nombre de chercheurs, leurs études se sont limitées aux régions cêtières dans le Honshu face à la mer du Japon qui sont caractérisées par des chutes a bondantes de neige humide du type précipitation de mousson avec un vent faible de moins de 3 m/s de vitesse à une température allant de –1° à + 1,5°C et se poursuivent tout le jour. Cependant il a été reconnu que des tempêtes comportant un vent fort de plus de 10 m/s transportant des flocons plus lourds et plus mouillées peuvent se produire des accretions de neige sur les fils allant jusqu'à 20 à 30 cm de diamètre. Comme les processus et mecanismes de ces accrétions n'avaient pas été clarifiés, on a fait des études sur les processus de croissance des accrétions de neige la force d'adhésion de la neige sur un fil, la structure et la texture de la neige collée, les coefficients de collision et de retenue de la neige sur le fil, les trajectoires des particules individuelles de neige heurtent ou touchent un fil à des vitesses variées. Il a été confirmé que la neige humide peut s'agglom'rer sur les fils à n'importe quelle vitesse entre 0 et 20 m/s. De plus de nouvelles techniques ont été mises au point pour prévenir l'accretion de la neige humide sur les fils, techniques qui ont prouvé leur efficacité sur le terrain pour n'importe quel type d'accretion de neige dans léîle déHokkaido. Das Anwachsen von Schnee an elektrischen Leitungen und seine Verhinderwzg. Diese Arbeit schildert eine Untersuchung über das Anwachsen nasser Schneeflocken, angeweht durch einen starken Sturm, an elektrischen Leitungen; sie wurde durch Versuche im Windkanal und durch Feldbeobachtungen ausgeführt, mit dem Ziel, wirksame Massnahmen gegen das Anwachsen an und die Beschädigung von Starkstromleitungen und -masten in schneereichen Ländern wie Japan, Kanada und den U.S.A. zuentwickeln. Zwar wurden extensive Studien des Schneeanwachsens von vielen japanischen Forschern bereits seit den 30er-Jahren angestellt, doch blieben diese Arbeiten auf die Küstenregionen in Zentral-Honshu an der japan-See beschränkt, für die starke, nasse Schneefälle vom Monsuntyp mit schwachem Wind von weniger als 3 m/s Geschwindigkeit bei Temperaturen zwischen –1 und + 1,5 àC, die den ganzen Tag über anhalten, charakteristisch sind. Es war jedoch schon bekannt, dass ein Sturm mit Windgeschwindigkeiten über 10 m/s, der schwerere und nassere Schneeflocken mit sich bringt, das Anwachsen von Schneemänteln an elektrischen Leitungen bis zu 20 und 30 cm Durchmesser bewirken kann. Da der Anwachsprozess und-mechanismus im einzelnen nicht bekannt war, wurden Versuche zum Wachstumsprozess, zur Adhäsionskraft des Schnees am Draht, zur Struktur und Textur des haftenden Schnees, zu den Kollisions- und Kollektionskoeffi zienten des Schnees am Draht und zu den Flugbahnen einzelner Schneepartikel, die in Winden verschiedener Geschwindigkeit gegen einen Draht stossen oder an ihm vorbeifliegen, angestellt. Erneut zeigte sich, dass nasser Schnee an Leitungen bei beliebigen Geschwindigkeiten zwischen 0 und 20 m/s anwachsen kann. Darüberhinaus wurden neue Techniken entwickelt, um das Anwachsen nassen Schnees an Leitungen zu verhindern; sie erwiesen sich auf Hokkaido als praktisch wirksam gegen jede Art von Schneeanwachsen.