220kV架空輸電線路碳纖維導(dǎo)線風(fēng)偏跳閘故障分析及防治措施

摘要：針對(duì)一起220 kV架空輸電線路碳纖維導(dǎo)線風(fēng)偏跳閘故障，為了準(zhǔn)確分析線路發(fā)生風(fēng)偏跳閘故障的原因，對(duì)發(fā)生故障的桿塔進(jìn)行了風(fēng)偏校核計(jì)算，提出了在導(dǎo)線上加裝防風(fēng)偏絕緣隔離拉索的治理措施，取得了較好的效果。

關(guān)鍵詞：架空輸電線路;碳纖維導(dǎo)線;風(fēng)偏跳閘;隔離拉索

0 引言

輸電線路風(fēng)偏跳閘是指導(dǎo)線在風(fēng)的作用下發(fā)生偏擺后，導(dǎo)線-桿塔之間空氣間隙的電氣安全距離不足導(dǎo)致線路出現(xiàn)放電跳閘的現(xiàn)象，是影響線路安全運(yùn)行的重要因素之一。風(fēng)偏跳閘是在工作電壓下發(fā)生的故障，和其他原因引起的線路跳閘相比，其重合閘成功率不到20%，降低了系統(tǒng)供電可靠性。導(dǎo)線風(fēng)偏故障除了引起線路跳閘和停運(yùn)外，還會(huì)對(duì)絕緣子、金具和導(dǎo)線造成損傷，如斷股斷線、絕緣子傘裙破損等，嚴(yán)重影響線路的安全運(yùn)行。風(fēng)偏跳閘的本質(zhì)原因是在外界各種不利條件下，輸電線路上導(dǎo)線-桿塔間的空氣間隙減小，當(dāng)此間隙距離的電氣強(qiáng)度不能承受系統(tǒng)最高運(yùn)行電壓時(shí)，線路就會(huì)發(fā)生擊穿放電現(xiàn)象。風(fēng)偏跳閘由外因和內(nèi)因兩方面造成。外因是指自然界的局地強(qiáng)風(fēng)和暴雨構(gòu)成的強(qiáng)對(duì)流天氣，局地強(qiáng)風(fēng)使導(dǎo)線在水平或垂直方向大幅擺動(dòng)，暴雨會(huì)沿風(fēng)向形成定向的間斷型水線，造成空氣絕緣間隙的擊穿電壓降低，當(dāng)導(dǎo)線與桿塔的距離小于工頻放電的安全距離時(shí)，就會(huì)發(fā)生風(fēng)偏放電現(xiàn)象。內(nèi)因是指輸電線路自身抵抗強(qiáng)風(fēng)的能力不足，在線路設(shè)計(jì)階段，設(shè)計(jì)人員對(duì)線路走廊內(nèi)的微氣象條件掌握不充分，未針對(duì)碳纖維導(dǎo)線等自重較輕的導(dǎo)線在局部微氣象、強(qiáng)風(fēng)等特殊區(qū)域采取差異化的防風(fēng)偏設(shè)計(jì);設(shè)計(jì)人員對(duì)防風(fēng)偏問(wèn)題的重視程度不夠、研究不深、把關(guān)不嚴(yán)，未能在工程可研、初設(shè)階段，就線路風(fēng)偏校核等相關(guān)問(wèn)題提出明確意見(jiàn)或反措要求，導(dǎo)致線路不滿足防風(fēng)偏放電要求，在強(qiáng)風(fēng)作用下線路出現(xiàn)風(fēng)偏跳閘的概率變大。

1 風(fēng)偏故障情況

某線路全長(zhǎng)9.97 km，6#～36#段線路采用碳纖維復(fù)合芯耐熱鋁合金導(dǎo)線（型號(hào)ACCC/LH-240），出現(xiàn)故障的桿塔為ZM1型桿塔。受強(qiáng)對(duì)流天氣和雷雨等惡劣天氣的影響，220 kV東長(zhǎng)I線出現(xiàn)風(fēng)偏跳閘故障，重合不成功，故障性質(zhì)為中相導(dǎo)線懸垂絕緣子串搖擺角超過(guò)設(shè)計(jì)風(fēng)偏角，使塔頭空氣間隙減小，導(dǎo)線對(duì)塔材放電造成閃絡(luò)故障。工作人員經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)登塔檢查發(fā)現(xiàn)，導(dǎo)線線夾及鐵塔均有閃絡(luò)燒傷痕跡。

2 風(fēng)偏校核計(jì)算

為了準(zhǔn)確分析線路發(fā)生風(fēng)偏跳閘故障的原因，工作人員對(duì)發(fā)生故障的6#桿塔進(jìn)行了風(fēng)偏校核計(jì)算。

2.1 ? ?計(jì)算參數(shù)

2.1.1 ? ?桿塔參數(shù)

6#桿塔參數(shù)如表1所示。

2.1.2 ? ?導(dǎo)線參數(shù)

導(dǎo)線截面積287.00 mm2，導(dǎo)線外徑21.70 mm。

2.1.3 ? ?導(dǎo)線比載

2.3 ? ?風(fēng)偏計(jì)算結(jié)果

根據(jù)設(shè)計(jì)規(guī)程，220 kV架空輸電線路帶電部分對(duì)桿塔構(gòu)件在工頻電壓下的最小凈空距離為550 mm，考慮瓶口弧垂200 mm，桿塔厚度150 mm，導(dǎo)線帶電部分距離桿塔構(gòu)件應(yīng)滿足最小值900 mm。按照以上驗(yàn)算的風(fēng)偏角度，導(dǎo)線最大風(fēng)偏時(shí)，導(dǎo)線帶電部分距離桿塔構(gòu)件最小距離為800 mm，裕度不滿足要求，極易發(fā)生風(fēng)偏故障跳閘，需進(jìn)行防風(fēng)偏改造。

3 風(fēng)偏故障防治措施

目前，直線塔導(dǎo)線對(duì)桿塔構(gòu)件的風(fēng)偏治理措施主要有懸垂串加裝重錘、懸垂串改V串、絕緣子單改雙、絕緣子下拉、加裝防風(fēng)偏絕緣隔離拉索等。其中，加裝防風(fēng)偏絕緣隔離拉索具有施工簡(jiǎn)單、工期較短、可帶電作業(yè)且防風(fēng)成效顯著等優(yōu)點(diǎn)。

3.1 ? ?防風(fēng)偏絕緣隔離拉索安裝原則

（1）防風(fēng)偏絕緣隔離拉索（以下簡(jiǎn)稱“拉索”）由復(fù)合絕緣子和金具組成。（2）拉索不得接觸導(dǎo)線，掛點(diǎn)不得破壞塔材。（3）拉索需同時(shí)滿足對(duì)塔身、拉線的防風(fēng)偏放電距離要求。（4）風(fēng)偏跳閘故障發(fā)生時(shí)，該拉索對(duì)懸垂絕緣子串進(jìn)行有效阻攔。（5）安裝拉索時(shí)，需校核導(dǎo)線與拉索金具部分的距離，即雷電過(guò)電壓間隙圓與拉索相交，拉索金具長(zhǎng)度不得進(jìn)入圓內(nèi)。

3.2 ? ?拉索形式

ZM塔中相推薦使用雙“I”型拉索，邊相推薦使用斜拉索，一側(cè)與絕緣子串鐵塔端掛點(diǎn)塔材連接，另一側(cè)與鐵塔塔身角鋼主材連接。

3.3 ? ?金具連接

邊相：自上而下是專用夾具+直角掛板+球頭掛環(huán)+復(fù)合絕緣子+碗頭掛板+球頭掛環(huán)+復(fù)合絕緣子+碗頭掛板+花籃螺栓+直角掛板+專用夾具。中相：自上而下是專用夾具+直角掛板+球頭掛環(huán)+復(fù)合絕緣子+碗頭掛板+花籃螺栓+直角掛板+專用夾具。

220 kV貓頭塔（ZM1型）絕緣隔離拉索安裝現(xiàn)場(chǎng)如圖1所示。需要注意的是，220 kV架空輸電線路碳纖維導(dǎo)線在加裝防風(fēng)偏絕緣隔離拉索進(jìn)行防風(fēng)偏跳閘故障治理時(shí)，需校核隔離拉索與塔窗內(nèi)固定部位的金具長(zhǎng)度，保證固定金具不得進(jìn)入雷電過(guò)電壓間隙圓內(nèi)。

4 結(jié)語(yǔ)

碳纖維導(dǎo)線主要用于老舊桿塔增容改造，碳纖維導(dǎo)線重量較同等截面的常規(guī)導(dǎo)線輕，載流量大。老舊桿塔窗尺寸小，增容改造前需按照碳纖維導(dǎo)線進(jìn)行風(fēng)偏復(fù)核，對(duì)不滿足要求的桿塔進(jìn)行改造。通過(guò)采用以上防風(fēng)偏跳閘治理措施，ZM1型等桿塔整體抗風(fēng)偏能力顯著提高，取得了較好效果。

收稿日期：2020-07-29

作者簡(jiǎn)介：梁偉（1981—），男，山西長(zhǎng)治人，工程師，從事輸變電設(shè)備運(yùn)行與檢修管理工作。