500kV輸電線(xiàn)路風(fēng)偏的探討

朱曉平

（江西省電力設(shè)計(jì)院，江西 南昌330000）

風(fēng)偏閃絡(luò)多發(fā)生在惡劣氣候條件下,輸電線(xiàn)路的風(fēng)偏也是一直是影響線(xiàn)路安全運(yùn)行的問(wèn)題之一。

1 產(chǎn)生風(fēng)偏閃絡(luò)原因

風(fēng)偏閃絡(luò)主要是外因和內(nèi)因兩方面因素造成的。外因是自然界發(fā)生的強(qiáng)風(fēng)和暴雨天氣；內(nèi)因是輸電線(xiàn)路抵御強(qiáng)風(fēng)的能力不足。找出影響風(fēng)偏閃絡(luò)的關(guān)鍵因素，采取有針對(duì)性的方法和措施，就可以提高線(xiàn)路的安全運(yùn)行水平。

1.1 局地強(qiáng)風(fēng)是導(dǎo)致線(xiàn)路放電的直接原因

發(fā)生線(xiàn)路風(fēng)偏跳閘的本質(zhì)原因是在大氣環(huán)境中出現(xiàn)的各種不利條件，造成線(xiàn)路空氣間隙減小，當(dāng)間隙的電氣強(qiáng)度不能承受系統(tǒng)運(yùn)行電壓時(shí)就會(huì)發(fā)生擊穿放電。在強(qiáng)風(fēng)或颮線(xiàn)風(fēng)的作用下，絕緣子串向桿塔方向傾斜，減小了導(dǎo)線(xiàn)與桿塔的空氣間隙，當(dāng)距離不能滿(mǎn)足絕緣強(qiáng)度要求時(shí)就會(huì)發(fā)生放電。在發(fā)生導(dǎo)線(xiàn)風(fēng)偏放電期間，氣象資料給出的風(fēng)速數(shù)據(jù)與反推出的風(fēng)速數(shù)據(jù)有一定的偏差，考慮到氣象觀(guān)測(cè)站一般均設(shè)在城郊結(jié)合部，而且所測(cè)數(shù)據(jù)為距地10m高度的風(fēng)速數(shù)據(jù)，而由于颮線(xiàn)風(fēng)的區(qū)域性及陣發(fā)性，風(fēng)力最強(qiáng)勁的區(qū)域往往不是在觀(guān)測(cè)站附近，而且導(dǎo)線(xiàn)、絕緣子的懸掛高度一般為20m-30m，根據(jù)設(shè)計(jì)規(guī)程，其風(fēng)速應(yīng)乘以對(duì)應(yīng)的高度增加系數(shù)，所以從導(dǎo)線(xiàn)風(fēng)偏反推出的風(fēng)速數(shù)據(jù)與氣象部門(mén)給出的數(shù)據(jù)存在一定偏差是可能的。

1.2 在設(shè)計(jì)中對(duì)惡劣氣象條件估計(jì)不足

在線(xiàn)路風(fēng)偏角的設(shè)計(jì)中，如果選取的風(fēng)偏角計(jì)算參數(shù)不合適，使得線(xiàn)路風(fēng)偏角安全裕度偏小，線(xiàn)路在強(qiáng)風(fēng)的作用下發(fā)生風(fēng)偏跳閘的概率就會(huì)大大增加。在線(xiàn)路設(shè)計(jì)中應(yīng)根據(jù)地區(qū)的實(shí)際情況，尤其是微地形區(qū)，合理選擇設(shè)計(jì)參數(shù)。提高線(xiàn)路抵御自然災(zāi)害的能力，減少風(fēng)偏事故的發(fā)生。

1.3 其他原因

在各次放電故障的調(diào)查中，對(duì)照雷電定位監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，故障錄波數(shù)據(jù)和波形，以及線(xiàn)路閃絡(luò)處的地形地貌，對(duì)線(xiàn)路設(shè)備包括絕緣子、避雷線(xiàn)、接地電阻、接地引下線(xiàn)的狀況等進(jìn)行了全面的調(diào)研和綜合分析，基本上可以排除來(lái)自雷擊、污閃、鳥(niǎo)害等其他原因的影響，而且發(fā)生閃絡(luò)處的地形地貌、桿塔結(jié)構(gòu)、布置、線(xiàn)路元件均未發(fā)現(xiàn)引發(fā)放電的特殊性，可以判明是因強(qiáng)風(fēng)引起的風(fēng)偏放電。

2 風(fēng)偏閃絡(luò)暴露出的問(wèn)題

我國(guó)在最大設(shè)計(jì)風(fēng)速下按照風(fēng)壓不均勻系數(shù)0.61(目前設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn))取值計(jì)算的風(fēng)偏角偏小，但能滿(mǎn)足DL/T5092-1999《110kV-500kV架空送電線(xiàn)路設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程》的規(guī)定，若取值0.75(目前校驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn))，則風(fēng)偏角增大，不滿(mǎn)足規(guī)程要求的間隙距離，增加了風(fēng)偏故障的概率。此外規(guī)程中規(guī)定的空氣間隙沒(méi)有考慮到大風(fēng)同時(shí)伴有大雨這種極端惡劣的天氣，使得在暴雨工況時(shí)，在實(shí)際風(fēng)速小于設(shè)計(jì)值時(shí)也可能造成風(fēng)偏故障，這與氣象部門(mén)在歷次風(fēng)偏事故中測(cè)到的最大風(fēng)速都沒(méi)有超過(guò)設(shè)計(jì)風(fēng)速是一致的。

近幾年來(lái)，由于防污閃改造的原因，運(yùn)行線(xiàn)路的玻璃或瓷質(zhì)絕緣子更換為復(fù)合絕緣子，由于后者較前者輕，風(fēng)偏角將增大，造成復(fù)合絕緣子上端的防鳥(niǎo)裝置或均壓環(huán)碰撞橫擔(dān)而受損，或下端帶電導(dǎo)線(xiàn)離塔身安全距離過(guò)小而發(fā)生閃絡(luò)，對(duì)垂直檔距小的線(xiàn)路影響更大。因此，在線(xiàn)路設(shè)計(jì)或技術(shù)改造后使用復(fù)合絕緣子時(shí)，應(yīng)進(jìn)行必要的風(fēng)偏驗(yàn)算，做風(fēng)偏角和空氣間隙的校核。

3 防風(fēng)偏閃絡(luò)的措施

3.1 采取針對(duì)性措施防止風(fēng)偏閃絡(luò)

提高線(xiàn)路的抗風(fēng)能力應(yīng)與線(xiàn)路防污閃和防雷綜合考慮，不能顧此失彼。防風(fēng)偏改造后應(yīng)使直線(xiàn)桿塔能抵抗34m/s風(fēng)(風(fēng)壓不均勻系數(shù)取0.75)。具體可以采用以下措施：

(1)對(duì)耐張塔風(fēng)偏閃絡(luò)的治理措施。

根據(jù)國(guó)網(wǎng)公司組織召開(kāi)的“500kV輸電線(xiàn)路風(fēng)偏閃絡(luò)專(zhuān)題研討會(huì)”會(huì)議紀(jì)要，明確要求以后新建500kV輸電線(xiàn)路耐張轉(zhuǎn)角塔應(yīng)參照以下原則配置：①轉(zhuǎn)角塔外角跳線(xiàn)：45°及以上轉(zhuǎn)角塔外角跳線(xiàn)宜采用雙串絕緣子；45°以下外角跳線(xiàn)宜采用單串絕緣子串。②轉(zhuǎn)角塔內(nèi)角跳線(xiàn)：15°及以下轉(zhuǎn)角塔內(nèi)角跳線(xiàn)宜采用單串絕緣子串。

(2)拉線(xiàn)固定法

對(duì)于偏僻山區(qū)或行人較少的地區(qū)已運(yùn)行的輸電線(xiàn)路，如果該區(qū)域風(fēng)力特別強(qiáng)，風(fēng)偏閃絡(luò)經(jīng)常發(fā)生，若采取上述措施和方法后，效果仍不明顯，可以采取在導(dǎo)線(xiàn)側(cè)打絕緣拉線(xiàn)的方法以穩(wěn)固導(dǎo)線(xiàn)，這種方法只能作為臨時(shí)性的防范措施，缺點(diǎn)是占地面積較大，安全防范措施成本高。

(3)窗橫向彈性支撐法

塔窗緊湊的輸電線(xiàn)路在強(qiáng)風(fēng)的作用下極易發(fā)生風(fēng)偏跳閘，可以采取在導(dǎo)線(xiàn)與塔窗之間增加絕緣子串的方法來(lái)穩(wěn)固導(dǎo)線(xiàn)，使導(dǎo)線(xiàn)在強(qiáng)風(fēng)的作用下不宜發(fā)生位移，保持足夠的空氣間隙。此種方法適用于上、下排列的桿塔形式。

進(jìn)行線(xiàn)路技術(shù)改造后，應(yīng)結(jié)合線(xiàn)路所經(jīng)區(qū)域的氣象條件，進(jìn)行一次全面的風(fēng)偏間隙校核，不滿(mǎn)足要求的應(yīng)立即采取整改措施。對(duì)于導(dǎo)地線(xiàn)線(xiàn)間放電，可以采取相間間隔棒或調(diào)整弧垂的方法。對(duì)于導(dǎo)線(xiàn)對(duì)周邊物體放電，主要是加強(qiáng)線(xiàn)路走廊障礙物的檢查清理，對(duì)檔距中的樹(shù)木、邊坡等亦應(yīng)進(jìn)行風(fēng)偏校驗(yàn)，全面排除風(fēng)偏放電的隱患。

(4)塔對(duì)直線(xiàn)塔風(fēng)偏閃絡(luò)的措施

對(duì)運(yùn)行線(xiàn)路的直線(xiàn)塔風(fēng)偏治理一般可采用三相改V型串、中相改V串邊相加長(zhǎng)橫擔(dān)、三相加掛雙串并加重錘等幾種治理措施。

①中相改V串邊相加長(zhǎng)橫擔(dān)。這種改造措施雖然能增加空氣間隙，對(duì)防風(fēng)偏故障起到根本性作用，但由于塔身橫擔(dān)需重新加工，施工時(shí)要停電、導(dǎo)線(xiàn)需落地，交叉跨越處要搭跨越架，施工周期較長(zhǎng)，導(dǎo)線(xiàn)落地后看護(hù)工作量過(guò)大，很難保證安全性，而且改造費(fèi)用較高、線(xiàn)路停電時(shí)間較長(zhǎng)。

②三相改V型串。這種改造措施需要改變鐵塔橫擔(dān)結(jié)構(gòu)，對(duì)防風(fēng)偏故障能起到根本性作用，但邊相橫擔(dān)加長(zhǎng)過(guò)多(加長(zhǎng)3-4m)，改造費(fèi)用高，線(xiàn)路停電時(shí)間長(zhǎng)。

③三相加掛雙串并加重錘。在直線(xiàn)串上加裝重錘片或在直線(xiàn)串上安裝八字形雙串絕緣子，并加裝重錘片。由設(shè)計(jì)單位對(duì)線(xiàn)路進(jìn)行校核，在抵御大風(fēng)裕度較小的直線(xiàn)塔的直線(xiàn)絕緣子串下加裝重錘片，重錘片的片數(shù)由設(shè)計(jì)單位校驗(yàn)后確定。按上述措施懸掛單串絕緣子并加掛重錘片后，仍不能滿(mǎn)足要求的直線(xiàn)塔，安裝八字形雙串絕緣子，線(xiàn)夾中心線(xiàn)間距為1.2m，并加掛重錘片，重錘片的片數(shù)由設(shè)計(jì)單位校驗(yàn)后確定。對(duì)500kV線(xiàn)路局部發(fā)生大風(fēng)閃絡(luò)事故的區(qū)段，采用增加導(dǎo)線(xiàn)垂直荷重即三相加掛雙串并加裝重錘片的方法，可以提高線(xiàn)路抵御風(fēng)偏的能力。

3.2 綜合防風(fēng)偏措施

3.2.1 開(kāi)展科研試驗(yàn)，抑制風(fēng)偏事故。

①應(yīng)開(kāi)展有暴雨和強(qiáng)風(fēng)定向作用下空氣間隙的工頻放電試驗(yàn)，得出數(shù)據(jù)及曲線(xiàn)，為今后的風(fēng)偏設(shè)計(jì)提供合理的技術(shù)依據(jù)和參數(shù)。

②應(yīng)開(kāi)發(fā)輸電線(xiàn)路塔上氣象參數(shù)及導(dǎo)線(xiàn)風(fēng)偏的在線(xiàn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。為確定輸電線(xiàn)路桿塔上最大瞬時(shí)風(fēng)速、風(fēng)壓不均勻系數(shù)、強(qiáng)風(fēng)下的導(dǎo)線(xiàn)運(yùn)動(dòng)軌跡等提供直接的技術(shù)依據(jù)。

③對(duì)設(shè)計(jì)中氣象條件的選定、各種不利氣象條件的組合、風(fēng)偏計(jì)算中的參數(shù)等應(yīng)進(jìn)行進(jìn)一步探討和研究。

3.2.2 合理規(guī)劃設(shè)計(jì)，改進(jìn)設(shè)計(jì)方法。

①對(duì)于新建線(xiàn)路，應(yīng)結(jié)合已有的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，對(duì)于微氣象區(qū)特征明顯、颮線(xiàn)風(fēng)頻發(fā)地帶，線(xiàn)路的設(shè)計(jì)應(yīng)考慮到最不利的氣象條件組合，適度提高風(fēng)偏放電的設(shè)防水平，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)留有適當(dāng)?shù)脑６?，以減小線(xiàn)路投運(yùn)后遇惡劣天氣時(shí)出現(xiàn)跳閘的可能性。

②合理選擇設(shè)計(jì)氣象條件，改進(jìn)設(shè)計(jì)手段和方法。在選擇線(xiàn)路走徑時(shí)，應(yīng)盡可能避免橫穿風(fēng)口、江河湖面；提高強(qiáng)風(fēng)地帶的絕緣配置和機(jī)械強(qiáng)度；對(duì)局部微氣象、微地形地區(qū)提高設(shè)計(jì)風(fēng)速及桿塔、金具、絕緣子等的設(shè)計(jì)安全系數(shù)，加大電氣距離。

3.3 收集運(yùn)行資料，提高防風(fēng)能力。

應(yīng)加強(qiáng)對(duì)微氣候區(qū)的觀(guān)測(cè)和記錄，積累運(yùn)行資料，加強(qiáng)線(xiàn)路所經(jīng)區(qū)域的氣象資料收集，特別是颮線(xiàn)風(fēng)的數(shù)據(jù)收集，包括發(fā)生時(shí)段、頻率、風(fēng)速、區(qū)域等，并加強(qiáng)導(dǎo)線(xiàn)風(fēng)偏的觀(guān)測(cè)和記錄。對(duì)于已運(yùn)行的線(xiàn)路可以進(jìn)行局部改造，抑制風(fēng)偏。

4 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，準(zhǔn)確的分析出500kV輸電線(xiàn)路發(fā)生風(fēng)偏閃絡(luò)的原因，采用相應(yīng)的措施，對(duì)降低線(xiàn)路風(fēng)偏閃絡(luò)事故和提高線(xiàn)路安全運(yùn)行水平有非常重要的意義。

[1]趙科隆,龐志宏.500kV神侯線(xiàn)風(fēng)偏放電掉閘分析[J].華北電力技術(shù).

[2]王聲學(xué).特高壓輸電線(xiàn)路抗風(fēng)偏閃絡(luò)性能的計(jì)算研究[D].西南交通大學(xué).

[3]龍立宏,胡毅,李景祿,胡濤.輸電線(xiàn)路風(fēng)偏放電的影響因素研究[J].高電壓技術(shù).