關(guān)于500kV超高壓輸電線路緊湊型線路使用相間間隔棒的分析

中國(guó)南方電網(wǎng)超高壓輸電公司百色局 廣西 百色 533000

前言

500kV超高壓輸電線路緊湊型線路導(dǎo)線表面電場(chǎng)具有較小寬度的地面高場(chǎng)強(qiáng)區(qū)，各相參數(shù)對(duì)稱性好，輸送容量大，經(jīng)濟(jì)性優(yōu)越。總的來(lái)講，緊湊型線路是輸電線路一項(xiàng)成功的輸電技術(shù)，但是在大檔距三相導(dǎo)線設(shè)計(jì)上存在一些瑕疵，經(jīng)過(guò)投運(yùn)后發(fā)現(xiàn)三相導(dǎo)線存在風(fēng)偏引起相間短路的故障，因此對(duì)500kV超高壓輸電線路緊湊型線路導(dǎo)線風(fēng)擺引起相間跳閘進(jìn)行分析。

1 緊湊型線路導(dǎo)線風(fēng)擺引起相間跳閘故障分析

500kV富硯乙線AC相間故障三相跳閘，兩側(cè)開(kāi)關(guān)未重合。當(dāng)時(shí)天氣及落雷情況，根據(jù)云南省氣象服務(wù)中心資料，云南省廣南縣氣象站和廣南縣那灑鎮(zhèn)區(qū)域自動(dòng)氣象站觀測(cè)資料顯示：2016年4月21日20-21 時(shí)當(dāng)時(shí)為雷陣雨天氣，極大風(fēng)速9.7m/s（根據(jù)故障檔地形、樹(shù)木折斷情況，故障檔的風(fēng)速可能更大）（根據(jù)中國(guó)氣象局關(guān)于風(fēng)力等級(jí)劃分分析，陸地地面物象“折毀樹(shù)枝”判斷局部風(fēng)速可能大于8級(jí)）。148#(設(shè)計(jì)編號(hào)N1096)塔同一座山線路沿線附近發(fā)現(xiàn)有多處樹(shù)木被大風(fēng)折斷倒落現(xiàn)象。現(xiàn)場(chǎng)故障帶電走線檢查，發(fā)現(xiàn)500kV富硯乙線 148#-149#(設(shè)計(jì)編號(hào) N1096-N1095) 檔中央左相（B 相）與右相（C相）之間的相間間隔棒右相（C相）側(cè)的均壓環(huán)下表面及旁邊的左中、左下、右下子導(dǎo)線上有多處放電痕跡（斑點(diǎn)），對(duì)應(yīng)中相（A 相）的右上子導(dǎo)線上有多處放電痕跡（斑點(diǎn)）[1-3]。

500kV富硯乙線配置兩套主保護(hù)，主一保護(hù)為北京四方的CSC103ACY型電流差動(dòng)保護(hù)，主二保護(hù)為國(guó)電南自的PLS 603UWVS型電流差動(dòng)保護(hù)。根據(jù)硯山變電站提供的保護(hù)動(dòng)作信息及故障錄波分析，兩套主保護(hù)動(dòng)作均為電流差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作，其中主一保護(hù)13ms動(dòng)作出口三跳，主二保護(hù)9ms動(dòng)作出口三跳，故障選相為AC相，無(wú)零序電流，保護(hù)均正確動(dòng)作出口，故障性質(zhì)為AC相間短路故障，與本次查找到的故障點(diǎn)吻合。微地形、瞬時(shí)突發(fā)極端惡劣氣象情況下，導(dǎo)致上、下導(dǎo)線非同步擺動(dòng)，將下導(dǎo)線（A 相）往大溝大山谷上升側(cè)向上平面右相（C相）導(dǎo)線方向大幅抬升，致使下導(dǎo)線（A 相）與右相（C 相）導(dǎo)線之間的間隙減小，空氣間隙被擊穿，引發(fā)相間閃絡(luò)，導(dǎo)致三相跳閘故障。

2 緊湊型線路大檔距的檔距在微地形、微氣象的影響。

500kV富硯乙線148#-149#故障檔位于云南省廣南縣那灑鎮(zhèn)石丫口、趙子寨附近。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查，在 148#(設(shè)計(jì)編號(hào)N1096)塔同一座山線路沿線附近發(fā)現(xiàn)有多處樹(shù)木被大風(fēng)折斷倒落現(xiàn)象。故障段地形地貌，500kV富硯乙線故障點(diǎn)發(fā)生在 148#-149#(設(shè)計(jì)編號(hào) N1096-N1095)（檔距899米）塔位之間，該檔橫跨兩座大山脊梁之間、西南至東北走向的長(zhǎng)溝大山谷，跨越檔海拔高程約 1480m-1640m ，山谷深約290m。148#-149#(設(shè)計(jì)編號(hào) N1096-N1095)檔之間的導(dǎo)線剛好位于風(fēng)口位置[4]。

圖148 #-149#檔間的山谷

3 大檔距緊湊型線路相間間隔棒設(shè)計(jì)優(yōu)化

500kV富硯乙線為緊湊型輸電，三相導(dǎo)線采用等邊（等腰）倒三角形布置。故障檔導(dǎo)線相間距離7.2m，塔頭空氣間隙（相對(duì)相）：5.7m（1600m～2000m 地區(qū)）的設(shè)計(jì)覆冰10mm冰區(qū)，基本風(fēng)速 27m/s。導(dǎo)線型號(hào)及布置，全線均采用緊湊型輸電技術(shù)，導(dǎo)線采用6×JL/G1A－300/40鋼芯鋁絞線。相間間隔棒安裝情況，故障檔檔距899m，根據(jù)本工程相間間隔棒安裝原則（檔距 600～1000m 裝設(shè)一處相間間隔棒），在上平面兩相導(dǎo)線中央安裝了一組相間間隔棒，預(yù)留有上、下相導(dǎo)線間補(bǔ)裝相間間隔棒的條件。未充分辨析微地形、瞬時(shí)突發(fā)極端惡劣氣象情況對(duì)線路安全穩(wěn)定運(yùn)行的影響。148#-149#檔（即故障檔）檔距 899m，海拔高程約480～1640m，設(shè)計(jì)覆冰10mm，基本風(fēng)速27m/s。設(shè)計(jì)時(shí)考慮到該檔位于大山地區(qū)、檔距較大、橫跨的山谷較深，導(dǎo)線相間距和塔頭空氣間隙均留有一定裕度，即導(dǎo)線相間距離按7.2m、塔頭空氣間隙（相對(duì)相）按5.7m設(shè)計(jì)，并在上平面兩相導(dǎo)線中央安裝了一組相間間隔棒，預(yù)留有上、下相導(dǎo)線間補(bǔ)裝相間間隔棒的條件。本設(shè)計(jì)基本滿足相關(guān)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)和有關(guān)科研成果要求，符合本地區(qū)實(shí)際情況，但實(shí)際未充分利用“預(yù)留有上、下相導(dǎo)線間補(bǔ)裝相間間隔棒的條件”安裝三相導(dǎo)線之間的相間間隔棒，遏制三相導(dǎo)線非同步擺動(dòng)。為限制緊湊型線路大檔距三相導(dǎo)線非同步擺動(dòng)，在大檔 的1/4、1/2、3/4檔距處三相導(dǎo)線之間加裝相間間隔棒。目前大部分的緊湊型線路在檔距為600～1000m線路均按照上平面兩相導(dǎo)線中央安裝了一組相間間隔棒，對(duì)于微氣候、微地形時(shí)無(wú)法保證線路的安全穩(wěn)定運(yùn)行，甚至留下的隱患。由于把上平面兩相導(dǎo)線中央安裝了一組相間間隔棒后當(dāng)導(dǎo)線受到強(qiáng)風(fēng)時(shí)就出現(xiàn)上平面兩相導(dǎo)線為一體，下相導(dǎo)線為一個(gè)體，上平面兩相重量大擺動(dòng)幅度和頻率與下相導(dǎo)線不同，當(dāng)出現(xiàn)對(duì)向擺動(dòng)時(shí)就出現(xiàn)下相導(dǎo)線與上平面兩相的距離為最短，此時(shí)將出現(xiàn)兩相導(dǎo)線間安全距離不足引起相間短路。對(duì)于微氣候、微地形緊湊型線路大檔距在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)將三相導(dǎo)線按照相間間隔棒，同時(shí)對(duì)于已經(jīng)投運(yùn)的緊湊線路進(jìn)行排查，結(jié)合技改項(xiàng)目加裝三相相間隔棒避免出現(xiàn)相間短路影響線路安全穩(wěn)定運(yùn)行[5]。

4 結(jié)束語(yǔ)

緊湊型架空輸電線路與常規(guī)型線路有減小通道走廊、提高輸電能力，因而在全世界范圍內(nèi)大量的推廣使用，同時(shí)緊湊型架空輸電線路經(jīng)過(guò)了多年復(fù)雜地形的考驗(yàn)后從設(shè)計(jì)、施工到運(yùn)行維護(hù)技術(shù)在不斷成熟，但是對(duì)于一些特殊情況下還是存在一些瑕疵，經(jīng)過(guò)不斷的實(shí)踐和推論使緊湊型架空輸電線路更加安全穩(wěn)定的投入輸電建設(shè)中，避免緊湊型架空輸電線路大檔距導(dǎo)線風(fēng)擺引起相間跳閘故障。