輸電線路風(fēng)偏故障分析與防范

摘要:由于近年來石嘴山地區(qū)大風(fēng)天氣較多，該地區(qū)110-220kV線路發(fā)生多次大風(fēng)跳閘故障。針對故障原因，筆者對大風(fēng)天氣與地區(qū)線路運行條件進行深入分析，提出了地區(qū)電網(wǎng)防風(fēng)偏治理的方案。

關(guān)鍵詞:線路；風(fēng)偏故障；防范

1風(fēng)偏故障類型及特點

1.1 風(fēng)偏故障類型及故障統(tǒng)計

風(fēng)偏故障是輸電線路在大風(fēng)天氣下導(dǎo)線（帶電體）與桿塔、拉線、樹、竹、建筑物等（地電位體）之間或其他相導(dǎo)線的空氣間隙小于大氣擊穿電壓而造成的跳閘故障。風(fēng)偏故障不能消除或發(fā)生相間短路時，會擴大事故范圍。

風(fēng)偏故障主要類型有直線桿塔絕緣子對塔身或拉線放電，耐張桿塔跳線引流對塔身放電，導(dǎo)線對通道兩側(cè)建（構(gòu)）筑物或邊坡、樹竹木等放電現(xiàn)象。

以石嘴山地區(qū)輸電線路運行記錄為例，2009-2011年輸電線路間共發(fā)生風(fēng)偏故障17次，發(fā)生風(fēng)偏故障的線路主要為110-220kV線路，其中220kV線路風(fēng)偏故障11次，占風(fēng)偏跳閘故障的64.7%，110kV線路風(fēng)偏故障6次，占風(fēng)偏跳閘故障的35.3%。由于近年來大風(fēng)天氣持續(xù)增多、微氣候氣象條件的不斷變化，輸電線路風(fēng)偏故障不斷發(fā)生，對電網(wǎng)的安全運行也帶來了嚴峻考驗，因此對輸電線路風(fēng)偏故障的防治必須引起高度重視。

1.2 輸電線路風(fēng)偏故障特點

1.2.1 氣象條件發(fā)生明顯變化。根據(jù)石嘴山地區(qū)電網(wǎng)2001年-2011年間110-220kV線路風(fēng)偏跳閘數(shù)據(jù)，可以知道2001年-2009年間110-220kV輸電線路風(fēng)偏故障較少，而2010-2011年間該地區(qū)風(fēng)偏故障次數(shù)顯著增加，調(diào)查氣象資料，2001年-2009年地區(qū)最大風(fēng)速為21m/s，而2010-2011年間地區(qū)瞬時最大風(fēng)速為30m/s，地區(qū)瞬時最大風(fēng)速有所增強。

1.2.2 風(fēng)偏跳閘時間具有規(guī)律性。石嘴山地區(qū)發(fā)生風(fēng)偏跳閘故障主要集中在每年12月至次年4月，該時間段為西北地區(qū)大風(fēng)季節(jié)。此外，該地區(qū)電網(wǎng)110kV及以上架空輸電線路并非每年都會發(fā)生。某些年份的線路風(fēng)偏故障往往非常嚴重。如2003年～2005年，該地區(qū)電網(wǎng)未發(fā)生過110kV及以上架空輸電線路風(fēng)偏故障，而2010年輸電線路風(fēng)偏故障次數(shù)占到近10年風(fēng)偏故障總數(shù)的41.17%。

1.2.3 發(fā)生風(fēng)偏故障線路桿塔相對較為集中。根據(jù)跳閘運行記錄，該地區(qū)輸電線路風(fēng)偏故障多發(fā)生在沿山風(fēng)口地段。

2 輸電線路風(fēng)偏故障影響因素

2.1 最大設(shè)計風(fēng)速對風(fēng)偏角的影響

石嘴山地區(qū)西麓緊靠賀蘭山，沿山地段有多處風(fēng)口區(qū)，當(dāng)大風(fēng)天氣發(fā)生時，特別是西北風(fēng)，在受賀蘭山山體阻擋后，在峽谷口、隘口等處，則會由于氣流的翻越、縮口效應(yīng)使得風(fēng)速增加。具體來說，當(dāng)氣流由開闊地區(qū)進人山地峽谷時，氣流的橫截面積減小，形成了縮口效應(yīng)。由于空氣質(zhì)量不可能在峽谷堆積，因此氣流加速前進形成強風(fēng)，當(dāng)氣流順著山谷流動時，由于谷地中流區(qū)的壓縮，其風(fēng)速比平地加強，即產(chǎn)生所謂的狹管效應(yīng)，谷地越深越窄，風(fēng)速增強越多，而這種峽口風(fēng)速由于缺乏必要的監(jiān)測手段，其瞬時最大風(fēng)速未能取得有效數(shù)據(jù)。氣象部門所提供的資料為地區(qū)監(jiān)測站的最大風(fēng)速，與峽口出風(fēng)口處的最大風(fēng)速存在一定的差異。設(shè)計部門在最大設(shè)計風(fēng)速的選取上按照地區(qū)氣象資料按照某一標(biāo)準(zhǔn)進行換算選取，其瞬時風(fēng)速最大值小于狹風(fēng)帶地段最大風(fēng)速值，可能造成輸電線路風(fēng)偏距離不滿足要求而發(fā)生跳閘事故。

2.2 桿塔選型對風(fēng)偏的影響

在桿塔選型上，近年來桿塔結(jié)構(gòu)不斷優(yōu)化和國家電網(wǎng)公司桿塔典型設(shè)計的深入應(yīng)用，新架線路桿塔結(jié)構(gòu)已得到廣泛認可，在輸電線路防風(fēng)偏等方面已通過驗證，其耐張（轉(zhuǎn)角）桿塔橫擔(dān)結(jié)果的優(yōu)化更利于跳線安裝和風(fēng)偏故障的防范。在典設(shè)桿塔未廣泛應(yīng)用之前，各地區(qū)線路桿塔的選型標(biāo)準(zhǔn)存在一定差別，老舊線路部分耐張塔橫擔(dān)因其外側(cè)橫擔(dān)較窄，部分轉(zhuǎn)角塔引流線采用單挑方式，其在強風(fēng)作用下引流線由于軟連接易發(fā)生扭動而造成導(dǎo)線對塔身安全距離不足而導(dǎo)致放電等潛在缺陷不能滿足現(xiàn)階段最大風(fēng)偏距離的要求。

2.3 施工工藝對風(fēng)偏的影響

在輸電線路架設(shè)過程中，每個施工隊由于人員素質(zhì)、技術(shù)水平不同在進行鐵塔組立、附件安裝、引流制作等方面都存在一定差異。如引流線制作過大或過小等缺陷如驗收不能及時發(fā)現(xiàn)，缺陷未能及時消除，線路運行中該缺陷其對風(fēng)偏均有一定的影響。引流線制作過大而又未安裝跳線串，在大風(fēng)天氣下發(fā)生擺動時易造成導(dǎo)線與塔身安全距離不足而發(fā)生跳閘事故；引流線制作過大雖安裝跳線串但由于懸垂線夾提升其線夾兩側(cè)導(dǎo)線因下垂同樣也會因風(fēng)偏距離不足而發(fā)生跳閘事故。引流線制作過小而未安裝跳線串，在大風(fēng)天氣下發(fā)生大幅度擺動，當(dāng)超過放電間隙時會對橫擔(dān)發(fā)生放電；引流線制作過小且安裝跳線串，但由于跳線串長度大于引流線與橫擔(dān)的垂直距離而發(fā)生最下端絕緣子上揚，在大風(fēng)天氣下易發(fā)生彈簧銷應(yīng)擠壓而退出，造成線夾與碗頭脫離，也易會對發(fā)生引流對橫擔(dān)放電。

3 輸電線路風(fēng)偏故障的防范措施

3.1 輸電線路風(fēng)偏故障的防范原則

3.1.1 無論是新架線路還是老舊線路，當(dāng)風(fēng)偏故障頻發(fā)，應(yīng)對線路設(shè)計風(fēng)速進行驗證，核實最大風(fēng)速的選取是否滿足線路運行的氣象條件。

3.1.2 驗算風(fēng)偏角、風(fēng)偏距離。正確驗算檢查帶電體與塔頭、塔身、拉線的空氣間隙；導(dǎo)線與周圍建筑物、構(gòu)筑物、邊坡、樹竹的空氣間隙。

3.2 輸電線路風(fēng)偏故障的防范措施

3.2.1 加強新建輸電線路設(shè)計中運行環(huán)境的勘測和資料收集工作，對線路的氣象、微氣候方面做深入的調(diào)查，特別對出現(xiàn)過局部微氣候、大風(fēng)、舞動等特殊條件的地區(qū)運行單位要及時向設(shè)計單位提供相關(guān)資料，使線路工程設(shè)計時能夠確切掌握各方面的設(shè)計參數(shù)，同時設(shè)計、建設(shè)單位、運行等部門對線路工程的初設(shè)、施工圖要嚴格進行審查，及時發(fā)現(xiàn)、提出問題，以便設(shè)計進行驗算和更改。

3.2.2 設(shè)計階段對于30度及以上轉(zhuǎn)角塔的外角側(cè)宜使用雙串瓷或玻璃絕緣子，以避免風(fēng)偏放電。干字型耐張塔的跳線宜采用兩個獨立掛點的雙串絕緣子懸掛，并使用跳線托架，兩串絕緣子之間應(yīng)保持足夠間距（不易小于1米），以防止跳線搖擺。跳線串不宜采用合成絕緣子，并根據(jù)具體情況考慮是否加裝重錘。當(dāng)線路投運后再更換不同型式的懸垂絕緣子串時（如將瓷質(zhì)絕緣子更換為合成絕緣子時），應(yīng)對風(fēng)偏角重新校核。

3.2.3 小于15度的轉(zhuǎn)角塔內(nèi)角側(cè)宜加裝跳線串；小于45度的轉(zhuǎn)角塔外交側(cè)宜加裝跳線串；45度及以上轉(zhuǎn)角塔的外交側(cè)跳線宜采用兩個獨立掛點的雙串絕緣子懸掛，兩串絕緣子之間應(yīng)保持足夠間距（不易小于1米），以防止跳線搖擺。干字型耐張塔的中跳線在耐張線夾對垂直面的引出角度應(yīng)在60度-90度之間，以保持跳線與絕緣子之間的距離。雙分裂導(dǎo)線兩跳線間應(yīng)采用間隔棒。

3.2.4 把好新建線路竣工驗收關(guān)，嚴格線路驗收標(biāo)準(zhǔn)。運行部門特別要對風(fēng)偏故障區(qū)域的新建輸電線路進行風(fēng)偏校驗，加強導(dǎo)線跳線的驗收，測試跳線松弛度和對塔身凈空距離，檢查導(dǎo)地線弛度，線路周圍構(gòu)筑物、樹木等風(fēng)偏距離是否滿足運行要求。

4 結(jié)束語

本文對輸電線路常見風(fēng)偏故障進行了綜合分析，總結(jié)了風(fēng)偏故障的基本特點，分析了誘發(fā)風(fēng)偏故障發(fā)生的主要因素，結(jié)合多年防風(fēng)偏經(jīng)驗，提出了輸電線路風(fēng)偏故障的主要防范措施，對輸電線路防止風(fēng)偏故障的發(fā)生起到一定指導(dǎo)和借鑒意義。

參考文獻

[1]國家電網(wǎng)公司[S].110～500kV架空輸電線路設(shè)計規(guī)范.

[2]國家電網(wǎng)公司生產(chǎn)技能人員職業(yè)能力培訓(xùn)專用教材-輸電線路運行[M].中國電力出版社.

作者簡介:吳學(xué)忠（1978-），男，大學(xué)專科，助理工程師，從事輸電線路運行與檢修，單位：寧夏電力公司石嘴山供電局基建部。