750 kV線路六分裂導線翻轉扭絞技術分析及防范治理措施

史磊，李永賢，曹志全

（寧夏電力公司超高壓分公司，寧夏 銀川 750001）

1 運行工況及背景介紹

表1 缺陷段線路設計參數表

750 kV白銀—黃河Ⅰ回輸電線路，起自甘肅的白銀變電站，止于寧夏中寧的黃河變電站。線路的導線呈三相水平排列，每相導線為六分裂，分裂間隔為400mm，導線型號為LGJ-400/50鋼芯鋁絞線。導線翻轉扭絞發生在白黃Ⅰ回線路某耐張段的42~43號檔左邊相，缺陷段的線路設計參數如表1所示。

該缺陷檔共安裝9個間隔棒，導線在42號側第1、2間隔棒中間至第5、6間隔棒中間發生180°整體翻轉（面向大號側，導線繞線束軸線逆時針旋轉），扭絞處線路下方電暈放電聲比較大，翻轉區間上下對稱子導線位置互換，于是導線翻轉與未翻轉交界處的6條子導線出現扭絞。42~43號檔斷面圖如圖1所示，翻轉扭絞示意圖如圖2所示，現場發生圖如圖3。

導線翻轉扭絞隨時可能導致金具損傷、導線斷股甚至斷線，從而引發停電事故，研究導線翻轉扭絞問題，分析原因、采取相應修復措施、提出預防措施及建議，對750 kV線路乃至電網的安全穩定運行都有著重要意義。

圖1 42～43號擋斷面圖

圖2 導線整體翻轉扭絞示意圖

圖3 現場發生圖

2 修復措施

發現該危急缺陷后，迅速組織進行了現場勘查，采取了帶電處理該危急缺陷的方案，辦理了相關帶電作業手續，兩名作業人員著全套合格屏蔽服登塔至相應位置處，始終與帶電導線保持足夠的安全距離，兩名高空作業人員配合將攜帶的絕緣繩兩端分勻，拋在導線上套住線束，地面電工將繩套溜至靠近導線扭絞的間隔棒處，在工作負責人統一號令下拉緊絕緣繩，使線束向翻轉的反向轉動，直至導線復位后，經現場檢查導線及間隔棒未見異常[1-3]。

如若在實際帶電修復工作中未能順利完成，可考慮采取如下停電處理方案:

1）停電。將缺陷檔1檔導線降至一定高度，用棕繩轉動線束。分別在缺陷檔兩端用絞磨將導線六線聯板與絕緣子串摘開，將六線聯板與導線一起下放，待放下高度能到人從地面將棕繩拋到導線上時停住，將棕繩拋到導線上套住線束，再將繩套溜至靠近導線扭絞的間隔棒附近，人在地面拉住繩索轉動線束[4]。

2）將導線落地，拆除導線上翻轉范圍內的所有間隔棒。如果步驟1）所述方法無法奏效時，就用絞磨將導線落地。然后拆除導線上翻轉范圍內所有間隔棒，再提起導線恢復懸垂串的安裝。并且，在操作中，要特別注意保護導線及絕緣子串，事先還要對導線應力的變化和操作塔相鄰塔的負荷進行校核[5]。

3 導線發生翻轉扭絞的原因

3.1 力學分析

圖4中實線所示A、B、C、D、E、F為導線某一間隔棒處在正常位置的橫斷面，虛線所示A1、B1、C1、D1、E1、F1為導線在其相鄰間隔棒位置的橫斷面，間隔棒A1、B1、C1、D1、E1、F1在外力作用下向箭線E所示方向轉動。箭線A1-A、B1-B、C1-C、D1-D、E1-E、F1-F所示為兩間隔棒間的導線施加給間隔棒A1、B1、C1、D1、E1、F1的力在其所處平面內的分力。正常狀態下，沿箭線E所示方向施加的外力矩不足以克服箭線A1-A、B1-B、C1-C、D1-D、E1-E、F1-F所示的阻力，導線不會發生翻轉，處于力學的相對平衡狀態。

通過現場調查，42~43號塔在地理上呈西南—東北走向，8~9級的西北風正好垂直于線路方向吹來，左相導線下方處于埡口、迎風坡的微地形，這種地形造成風速和水汽通量的增大，形成向上的回旋氣流沖擊導線及間隔棒（現場發生情況如圖5所示）。在強風和埡口迎風坡上升氣流的共同作用下，使得沿箭線E所示方向施加的外力矩能夠克服箭線A1-A、B1-B、C1-C、D1-D、E1-E、F1-F所示的阻力，導線發生逆時針翻轉扭絞，導線達到了新的平衡。在子導線的扭絞點，所有子導線均由導線線束中心通過，靠近扭絞點的間隔棒將不再有附加扭矩的作用，導線將處于平衡狀態，如果想使其復位，則需施加足夠的反向力矩。

圖4 導線翻轉斷面示意圖

圖5 現場氣流模擬發生圖

未發生舞動而出現翻轉扭絞現象，這在國內750 kV線路上尚屬首次。在修復42～43號檔左邊相導線的翻轉時,對該檔弛度檢查的結果，總體弛度數值滿足運行要求且與設計值偏差極小，相間、子導線間弛度幾乎沒有偏差。說明即使在導線總體弛度差、相間弛度差、子導線弛度差調整較好的情況下，導線在足夠大的外力矩的作用下也可發生翻轉。同時，導線復位后經仔細檢查，導線外觀及間隔棒均未發現損傷，這一點說明導線沒有發生舞動。

3.2 現場分析

1）導線翻轉時的天氣情況。2010年11月6日，白黃Ⅰ線發生導線翻轉扭絞危急缺陷，天氣陰沉，山上刮西北風，處理缺陷時、明顯感覺風大寒冷。特別是2010年11月5日晚該地區有沙塵風暴天氣，一般區風力5～6級，線路缺陷區段風力可達8～9級。

2）缺陷點導線振蕩分析。文獻[6-8]中對導線微風振動、次檔距振蕩、舞動3種振蕩方式進行了描述，結合本次線路導線振蕩現場調查處理照片及錄像資料所反映的特征，做如下分析。

通過對42~43號缺陷檔周邊地形及發現缺陷前一段時間氣象資料的分析知，該缺陷點地形屬于線路翻越山區時，處于埡口、迎風坡的小盆地微地形，這種地形造成風速和水汽通量的增大，易于形成大風和電線結冰。經現場勘查，缺陷點跨越一條溝谷，由于“狹管加速效應”，該處風速明顯大于臨近地方；線路走向與西北風向基本呈垂直交叉，導線吸收風力能量大；該檔處于埡口且左低右高，這種地形引起西北向來風順山坡向上爬升，使線路左相導線受到向上吹動的風力，風力足夠大時使導線發生翻轉。綜上所述，結合區段線路設計及建成后情況，判斷為微地形、微氣候強風引起的導線振蕩翻轉即局地上升氣流引起的導線振蕩翻轉。

由于西北地形條件、氣候特征等的特殊性，近來個別750 kV線路上出現導線次檔距振蕩，但出現導線翻轉扭絞尚屬首次，以往在一些330 kV線路、500 kV線路上曾多次出現子導線翻轉，究其原因也基本為微氣候、微地形引起，有的也與導線大量覆冰及表面的電場強度等因素有關（不同遠近的子導線表面電場強度分布不均，覆冰不同所產生的扭力矩；子導線產生的不均勻覆冰或覆冰的不同期融冰，所產生的扭力矩）。

4 預防措施及建議

1）改裝阻尼性能優良的六分裂防翻轉（偏重心）間隔棒。在受到外加軸向扭矩時，偏重心間隔棒的自重將對其產生阻力矩。

2）桿塔布置盡量避免特大檔距。

3）在該檔前后一定區間37~50號塔范圍內，對其他檔內間隔棒原有次檔距做縮減調整。通過圖4可以看出，在翻轉扭動角度相同時，次檔距小的間隔棒受到的阻力矩較大，適當減小大檔距線檔間隔棒的次檔距，對于防止導線翻轉扭絞是有利的。

4）施工安裝間隔棒時，進一步檢查發生振蕩的檔距各相子導線弧垂誤差是否符合施工驗收規范的要求，盡量減少子導線弧垂誤差，合理控制馳度。

5）考慮在缺陷點加裝導線振蕩在線監測裝置，收集可靠數據，為后續工程建設積累經驗，并在今后線路運行中加強該段觀察巡視。

[1] 張殿生.電力工程高壓送電線路設計手冊[M].北京：中國電力出版社，1999.

[2] 陶凱,盧藝.實際環境下的架空導線弧垂及跨越限距工程計算[J].南方電網技術,2010,4(5):106-109.

[3] 席曉麗,高振,譚海龍,等.交流750 kV緊湊型輸電線路導線選型及分裂方式研究[J].電網與清潔能源,2010,26(6):14-19.

[4] 黃官寶.輸電線路導線舞動在線監測系統設計[J].南方電網技術,2009,3(4):85-89.

[5] 陳海波.輸電線路[M].北京：中國電力出版社，2006.

[6] 甘運良,盧鐵兵.±800 kV直流輸電線路分裂導線表面電場強度計算[J].南方電網技術,2009,3(6):44-46.

[7] 馬軍,張發剛.750 kV官東Ⅰ線140號導線防風措施改進[J].電網與清潔能源,2009,25(3):16~20

[8] 王清葵.送電線路運行與檢修[M].北京：中國電力出版社，2007.