一起典型的220 kV線路檔中風偏跳閘故障分析

方玉群，祝強，王斌

（金華電業局，浙江金華321017）

一起典型的220 kV線路檔中風偏跳閘故障分析

方玉群，祝強，王斌

（金華電業局，浙江金華321017）

對一起典型的220 kV線路檔中風偏跳閘故障進行了分析計算和原因剖析，指出線路檔中最大風偏不滿足規程要求是引起故障的主要原因。提出了一種檔中導線風偏值的簡易估算公式，為一線運行人員及時判定檔中風偏是否存在問題提供了一種可行的方法。

220 kV線路；風偏；跳閘；分析；估算公式

近年來，輸電線路檔中風偏跳閘故障時有發生，尤其是隨著溫室效應的影響，特殊氣候、異常天氣屢見不鮮，線路檔中風偏故障更是呈現逐年增多的趨勢。

由于風偏測量和相應的計算過程相當復雜，一線的運行人員往往因不具備相應的專業知識而導致風偏隱患不能及時發現和消除。為此，通過對一起220 kV線路因風偏距離不足而引起跳閘故障的分析，提出了一種檔中導線風偏值簡易估算方法。

1 線路參數與現場測量

某日，一條220 kV線路A相故障跳閘，重合不成后導致三相跳閘，當天強送成功。經運行人員現場故障巡查后發現系93號—94號檔中A相導線（邊相）對右上山側樹木風偏距離不足引起放電所致。

線路投運于2005年，全長59.34 km，桿塔數140基。耐張段導線采用2×LGJ-300/25型，導線安全系數2.5，地線采用GJ-70，地線安全系數4.0，最大設計風速30 m/s。絕緣子為防污玻璃型，耐張段線路參數如表1所示。

經查，故障日氣象部門通報天氣情況為：晴，無雨，最高溫度38℃，最低溫度29℃，日平均溫度32℃，日平均風速2 m/s。因故障線路途經山區且故障檔跨越大山谷，所處地形和環境容易產生極端氣候，瞬時有產生較大風速的可能。

經現場勘查及測量，故障點位于該線93號塔至94號塔檔中，檔距為970 m。測量時溫度35℃，風偏點距93號塔為300 m，導線放電點與近處樹木的水平距離25.87 m，靜態時放電點導線比故障點低9.34 m，導線與樹木最近距離14.3 m。故障樹山坡坡度51°，山坡頂比故障點高15.59 m。如圖1所示。

2 相關數據的計算

導線任意點的風偏距離一般包括2個部分，即絕緣子懸垂串受風后的水平偏移量S1和導線自身受風后的水平偏移量S2，兩者相加就是導線最終風偏水平距離S。

圖1 故障現場測量數據及示意

表1 91號—96號段線路參數

2.1 S1計算

由于兩塔懸垂串風偏角不同，兩塔絕緣子串受風后的水平偏移量數值不一，檔中任意點的水平偏移量S1可按式（1）進行計算。

式中：SA1、SB1分別為A塔和B塔絕緣子串水平偏移分量；La為計算點與A塔的檔距；L為該檔檔距。

當一側為耐張塔或V型串安裝的直線塔時，SA1或SB1的值按0計算。故障點不同氣象條件下的S1計算值如表2所示。

表2 S1值計算值

2.2 S2計算

需先實測觀測檔導線弧垂值f，通過f計算出當時氣象條件下的交跨檔導線應力值σ0，再根據σ0利用狀態方程式計算出假設氣象條件下該檔導線應力值σ1，最后通過式（2）計算出S2值。

式中：La，Lb為交跨（計算）點與兩側桿塔的距離；σ1為相應氣象條件下的應力；g4為相應氣象條件下的水平比載。

故障點不同氣象條件下的S2及導線最終風偏距離S計算值如表3所示。

表3 S2值和最終風偏值S計算值

3 風偏跳閘原因分析

3.1 最大風偏不滿足規程要求

（1）經現場測量，線路實測弧垂與設計弧垂基本一致，35℃時現場測量弧垂75.39 m，施工架設弧垂為74.96 m，滿足設計要求。

（2）線路斷面圖上相關數據存在重大錯誤。從圖2可知，斷面圖上風偏點水平距離正確（距93號桿塔為300 m），與現場實測一致，但斷面圖高程測量標示有誤，斷面圖中小山頂高程為502 m（風偏點小山頂高程比對應點導線高程低，理論分析該點無風偏的可能性），故障后測量實際高程為547.5 m，放電點樹木高程為531.5 m，誤差達45.5 m。從設計斷面圖中分析，該檔中風偏最危險點距93號為100 m，而它的風偏復校滿足要求，從而造成了93號塔大號側300 m處的風偏隱患未納入設計校驗范疇。

圖2 風偏放電點模擬斷面

（3）經風偏校驗計算，該點的風偏校核不滿足要求。根據《110～750 kV架空輸電線路設計規范》要求，在最大計算風偏情況下，220 kV線路導線與行人不能到達的山坡、峭壁、巖石之間的最小凈空距離應不小于4.0 m。而實際測量計算表明，導線高程反而比故障點山坡低，在25℃、最大風偏計算條件下，導線風偏值達48.40 m，遠大于實際水平距離25.87 m，如表2所示。

（4）根據表2數據并使用插值法計算可知，當風速均勻并正面吹向導線時，在溫度為10℃、風速達到17.43 m/s時，導線將與樹木接觸；當氣溫為35℃、風速達到17.09 m/s時，導線已與樹木碰觸。由表2可知，在天氣溫度30℃，且風速均勻并正面吹向導線，瞬間風速約為15 m/s，其安全距離已不滿足規程要求，導線有可能對樹木放電。

3.2 線路竣工驗收把關不嚴

從表1可知，該檔位于耐張段中間，為弧垂觀測檔。查詢施工記錄和竣工驗收資料，未發現該檔有施工測量風偏和驗收校驗的記錄，因竣工驗收只核查圖紙未能發現此類問題，給線路的安全運行留下了隱患。

線路投運到故障發生歷時近6年，由于一線運行人員通過目測觀察導線風偏距離難度較大，同時負責運行維護的單位也未引起足夠的重視，從而失去了及時整治隱患的良機。

4 檔中風偏值的簡易估算方法

4.1 S1取值

根據運行經驗，S1值可按表4進行估算，當該檔兩側均為直線塔（不含V串設計直線塔）時，S1按表4中取值；當一側為耐張塔或V串設計直線塔時，S1按表4中相應數據的1/2計；當兩側均為耐張塔或V串設計直線塔時，S1按0計算。

表4 S1估算表

4.2 S2取值

S2值可按式（3）進行估算：

式中：k為風偏系數，可按表5進行估算；La為風偏點距離該檔A塔的水平距離；Lb為風偏點距離該檔B塔的水平距離。

表5 k值估算表

在k取值時有以下修正：

（1）k值按導線安全系數2.5、最大設計風速30 m/s、溫度在15℃～40℃的條件下進行估算，當相應條件變化時，數值需進行修正。

（2）k值按筆者所在地區的氣象條件進行估算，在其它地區參照應用時，應根據當地的氣象條件進行修正。

（3）k值與代表檔距直接相關，代表檔距越小，k值越大。當代表檔距大于200 m時，k值可按表5進行估算。當代表檔距小于200 m時，k值應按1.15倍進行修正。

4.3 估算值與計算值比較

根據上述估算公式，估算上例220 kV線路93號—94號距93號塔300 m處的風偏值為S＝2.0+0.23×10-3×300×670＝48.23 m，與計算值相比誤差較小（如表6），基本滿足現場風偏判定要求。

表6 估算值與計算值比較差異表

5 結語

（1）線路設計斷面圖上數據有誤，最大風偏不滿足規程要求是造成本次風偏故障的主要原因。由于輸電線路往往地處高山、大跨越等地形復雜區域，而且容易出現局部微氣象，因此設計單位在線路測量時，應提高斷面、高差等測量的精度，尤其是對于大檔距、大跨越、大高差的風偏值應進行精確計算和校核。

（2）提出了一種檔中導線風偏值的簡易估算公式，其計算精度基本能滿足現場判定要求，為及時判定檔中風偏是否存在問題提供了一種可行的方法。

（3）由于線路竣工驗收時間緊，往往沒有嚴格按GB 50233標準要求進行逐基逐檔的驗收，只審查圖紙和施工記錄，也是造成本次故障的原因。建議今后線路竣工驗收時，應重點核查線路以下關鍵點：耐張跳線引流板或并溝線夾的施工質量；導、地線弧垂以及重要交叉跨越距離；大檔距導線風偏校核；耐張壓接管施工質量等項目。

（4）應加大對一線運行維護人員的培訓力度，充分認識到檔中風偏的危害，掌握現場風偏距離的簡要判定方法，及時排查運行線路存在的風偏問題，對位于山區的大跨越、大檔距、大高差桿段應特別引起重視。

[1]李恒宇.走徑相同的送電線路檔中風偏放電故障分析[J].山西電力，2007（5）∶32-33.

[2]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，2003.

[3]GB 50545-2010 110 kV-750 kV架空輸電線路設計規范[S].北京：中國計劃出版社，2010.

[4]DL/T 741-2010架空輸電線路運行規程[S].北京：中國電力出版社，2010.

[5]GB 50233-2005 110 kV-500 kV架空送電線路施工及驗收規范[S].北京：中國計劃出版社，2005.

（本文編輯：楊勇）

Analysis on a Typical 220 kV Line Trip Caused by Wind Deviation

FANG Yu-qun，ZHU Qiang，WANG Bin
（Jinhua Electric Power Bureau，Jinhua Zhejiang 321017，China）

A typical 220 kV line trip caused by wind deviation is calculated and analyzed in this paper.It is indicated that the maximum wind deviation can not meet requirements of the specification，which is the main reason of the fault.The paper proposes a simple formula for wind deviation estimation，which provides a feasible way to the operation personnel to timely determine if there are problems in wind deviation.

220 kV line；wind deviation；trip；analysis；estimation formula

TM726

：B

：1007-1881（2013）07-0005-04

2013-04-07

方玉群（1977-），男，浙江淳安人，高級工程師，長期從事輸電線路運行、檢修和技術管理工作。