防風偏絕緣拉索應用分析

謝 凱 任鵬亮 呂中賓 宋高麗 陳 釗

防風偏絕緣拉索應用分析

謝 凱1任鵬亮2呂中賓1宋高麗2陳 釗2

（1.國網河南省電力公司電力科學研究院輸電線路舞動防治技術實驗室，河南 鄭州 450052；2.河南恩湃高科集團有限公司，河南 鄭州 450052）

風偏事故是電網正常運行的重大安全隱患，具有閃絡后重合閘不易成功的特點，治理難度大。從線路常規防風偏治理后運行情況來看，現有常用的防風偏措施效果并不理想。本文提出一種新的防風偏措施即防風偏絕緣拉索。該裝置可以將風偏角限制在安全范圍內，具有質量輕、安裝方便、造價低廉、性價比高的特點，可以有效減少線路風偏帶來的不必要的跳閘停電現象，減少經濟損失，提高輸電線路安全運行水平。

輸電線路；風偏；防風偏絕緣拉索

1 輸電線路風偏事故概述

輸電線路風偏是指導線在風力的作用下發生偏離，導致其對桿塔絕緣距離不夠，發生閃絡放電的現象。輸電線路的風偏放電一直是影響線路安全運行的主要問題之一，特別是對于主干輸電線路，由于其具有閃絡后重合閘不易成功的特點，因此一旦發生風偏閃絡事故，將造成大面積停電，嚴重影響電力系統供電的可靠性［1-2］。據不完全統計，2005-2014年全國110（66）kV及以上輸電線路僅風偏跳閘就達851條次，故障停運422條次。2004年以來，河南省500kV線路發生風偏跳閘近20次，是河南省500kV線路跳閘的主要原因之一，而且這些跳閘全部重合不成功（見圖1）。

圖1 風偏跳閘事故圖

輸電線路發生風偏放電時具有以下規律和特點：①風偏閃絡多發生在惡劣氣候條件下；②風偏閃絡發生時重合閘基本不成功；③風偏閃絡發生的地域不確定。因此，輸電線路風偏放電具有涉及范圍廣、次數多、造成的影響大等特點。近年來，研究人員針對電網中發生的風偏事故提出了一系列的防風偏措施，如將單聯絕緣子串改為雙聯V型絕緣子串（Ⅰ串改Ⅴ串），在絕緣子串下加掛重錘，甚至將直線塔改為耐張塔等［3-4］。從技術層面來看，以上措施均可在一定程度上減小風偏帶來的危害。但是，從具體操作難易程度及經濟適用性方面進行評估，則Ⅰ串改Ⅴ串、直線塔改耐張塔等方案施工難度大、花費高昂，而且具體操作時還需斷電。加重錘片防風偏治理的方案，只能在一定程度上抑制風偏事故。由于重錘片表面積大，容易兜風，錘片很多重達幾百公斤，不僅增加了桿塔的額外負重，而且提升了桿塔設計裕度。當出現大風時易導致桿塔受損，嚴重時發生倒塔斷線，造成比風偏跳閘更嚴重的后果。

針對以往防風偏措施存在的問題，同時基于在大風情況下，將導線和鐵塔的風偏角限制在一定范圍內的思路，本文提出了一種新的防風偏措施——防風偏絕緣拉索。使用該裝置可以有效減少線路風偏帶來的不必要的跳閘停電現象，減少經濟損失，提高輸電線路安全運行水平。

2 防風偏絕緣拉索

2.1 基本原理

防風偏絕緣拉索是由絕緣拉索和相關金具串聯而成，能夠將風偏角限制在一定范圍內的防風偏閃絡裝置。其安裝在塔身上，當導線在大風作用下偏向桿塔時，被絕緣拉索阻擋，從而保證導線和塔身之間滿足安全距離要求。

2.2 大風情況下放電試驗

首先驗證防風偏絕緣拉索的防風偏效果，圖2所示為進行相關試驗的設備布置，圖3所示為在模擬風情況下進行的試驗。試驗證明，當導線在大風作用下偏向桿塔時，被絕緣拉索阻擋，從而保證導線和塔身之間滿足安全距離要求。

圖2 試驗設備布置圖

圖3 放電試驗

2.3 針對不同塔形設計不同型式的絕緣拉索

防風偏絕緣拉索由棒體和棒體兩端的連接金具組成，棒體包括位于內部的棒芯和位于棒芯外部的傘裙，傘裙為硅橡膠復合材料。根據不同塔形，防風偏絕緣拉索被設計成柔性和剛性兩種，主要區別在于棒芯是剛性環氧樹脂玻璃纖維引拔棒還是柔性高強度承力的錦綸材料。為滿足不同安裝距離的要求，可設計成分節組合式絕緣拉索，長度也可調節，如圖4所示。

2.4 防風偏絕緣拉索模型試驗

在懸垂絕緣子串的撞擊作用下，防風偏絕緣拉索會產生不可忽視的沖擊內力。為保證撞擊發生時絕緣子串與真實情況碰撞動量滿足一定的相似關系，提出單擺自由下落的等效模型，如圖5所示。

圖5 等效撞擊模型

圖4 分節組合式絕緣拉索

采用量綱分析法，確定實驗模型與原型之間應滿足的相似準數，如表1所示。根據模型撞擊實驗研究裝置在撞擊作用下的動態拉力特征，如圖6所示。

結合輸電線路實際運動特征，適當考慮風荷載氣動阻尼對輸電線路動態運動特性的影響，合理評估對輸電塔各個關鍵構件的內力。通過實驗評估，防風偏絕緣拉索的安裝不會對輸電塔構件的極限承載力造成顯著影響。

表1 實驗模型與原型的相似準數

圖6 動張力極值隨最大風偏角的變化規律

3 實際應用

3.1 防風偏絕緣拉索的安裝

安裝防風偏絕緣拉索，施工時只需在塔身上打孔，安裝常用配套連接金具即可，操作方便。相對傳統加裝重錘和Ⅰ型串改Ⅴ型串方式，不需要改變桿塔橫擔結構，減少了對桿塔的影響，不需要停電改造，綜合費用低。

3.2 工程應用

為了驗證防風偏絕緣拉索的有效性和可行性，該裝置于2013年1月首次應用在500kV陽東Ⅱ線上，應用效果良好。圖7所示為陽東Ⅱ線#537桿塔上的現場安裝圖。

圖7 500kV陽東Ⅱ線#537桿塔應用效果圖

截至2017年8月，防風偏絕緣拉索已應用在河南電網500kV陽東Ⅰ線、陽東Ⅲ線、邵周Ⅰ線、塔倉線4條線路的防風偏線路改造中，安裝改造長度超過400km，桿塔數達900基。圖8是500kV陽東Ⅰ線#371桿塔安裝防風偏絕緣拉索現場照片。

4 結論

從現場應用情況來看，防風偏絕緣拉索可以將風偏角限制在安全范圍內，能夠有效阻止導線在大風作用下對桿塔的放電，確保電網安全運行。裝置具有質量輕、安裝方便、造價低廉和性價比高的特點，技術優勢顯著。本裝置的出現及成功應用，不僅有效抑制了輸電線路風偏閃絡現象，而且促進了線路風偏防治技術、高電壓絕緣技術及電網防災減災技術的發展，有利于風偏防治產品的研發及推陳出新，具有極高的推廣應用價值。

圖8 500kV陽東Ⅰ線#371桿塔應用效果圖

［1］胡毅.輸電線路運行故障分析與防治［M］.北京：中國電力出版社，2007.

［2］盧明.輸電線路運行典型故障分析［M］.北京：中國電力出版社，2014.

［3］國家電網公司運維檢修部.國家電網公司十八項電網重大反事故措施及編制說明［M］.北京：中國電力出版社，2012.

［4］國家電網公司運維檢修部.輸電線路六防工作手冊-防風害［M］.北京：中國電力出版社，2015.

Application Analysis ofAnti-windage Yaw Insulation Cable

Xie Kai1Ren Pengliang2Lv Zhongbin1Song Gaoli2Chen Zhao2
（1.State Grid Key Laboratory of Transmission Line Galloping Control Technology,State Grid Henan Electric Power
Company Electric Power Research Institute，Zhengzhou Henan 450052；2.Henan Epri Gaoke Group Co.,Ltd.，Zhengzhou Henan 450052）

The flashover accidents caused by windage yaw are the major danger to normal operation of pow?er,and have the characteristics that the reclosing is often unsuccessful after flashover.From the transmis?sion line operation conditions after anti-windage yaw reforming,the effect of commonly used measures for anti-windage yaw is not satisfactory.A new anti-windage yaw method,that is anti-windage yaw insulation cable,was proposed in this paper.The equipment has the advantages of light weight,convenient installa?tion,low cost and high performance price ration.Using the equipment can effectively reduce the unneces?sary tripping and power failure,and improve the safe operation level of transmission lines.

transmission line；windage；anti-windage yaw insulation cable

TM75；TM216

A

1003-5168（2017）10-0143-04

2017-09-02

謝凱（1975-），男，博士，高級工程師，研究方向：輸電線路狀態監測。