架空输电线路覆冰生长会引起载荷增加、不平衡张力、舞动等诸多问题,诱发大面积倒塔、断线、闪络跳闸等严重事故,对电力系统安全可靠运行构成严重威胁。冰棱覆冰作为线路覆冰一种特殊现象,其生长使输电线路载荷加大,绝缘子电气间距减小,增加了输电线路事故发生概率。冰棱覆冰模型是研究其生长特性的基础,对于提高输电线路安全性具有重要的理论意义和工程应用价值。冰棱覆冰生长模型的核心内容是过冷却液滴供应量和冰棱覆冰表面热交换计算,为此,本文以过冷却液滴供应量、冰棱表面对流换热等参数为出发点,通过数值计算及实验方法,研究冰棱覆冰生长机理及特性。首先,根据质量守恒和热量守恒原理,在假设单位时间过冷却液滴供应量一定的前提下,得出冰棱覆冰在生长过程中在径向、纵向生长的无量纲表达式。基于已建立模型,分析了冰棱覆冰生长初期,中期及达到临界长度后的生长情况及特点。冰棱表面热交换计算是冰棱覆冰生长模型的重要参数,但传统经验公式大多将冰棱假设为单根光滑圆柱体进行研究,无法表达真实冰棱覆冰生长时覆冰导线及冰棱间的影响,难以反映冰棱覆冰生长的局部热交换特性。为此,本文建立冰棱覆冰生长热平衡方程,得出对流换热系数是求解热交换的关键因素。随后提出一种覆冰截面对流换热系数的流体力学求解方法,特别是针对传统经验公式难以计算的在覆冰导线及并列冰棱影响下的锥形冰棱结构,获取了多冰棱覆冰结构在不同导线覆冰厚度、不同生长情况下的对流换热特性,使热量平衡计算更加准确。最后,搭建人工气候室覆冰实验平台,提出了一种冰棱覆冰表面对流换热系数实验测量方法,验证了流体力学仿真法计算更加符合实际冰棱生长情况,结果更加准确。进行了冰棱覆冰生长实验研究,通过对比实验得出:在一定范围内环境风速越大,冰棱覆冰生长效率越高;环境温度较高时,过冷却液滴不易冻结,冰棱在纵向及径向生长受限,形成小冰棱;当过冷却液滴供应量不足时,冰棱覆冰不易形成。