一起典型的220 kV線路檔中風(fēng)偏跳閘故障分析

方玉群，祝強(qiáng)，王斌

（金華電業(yè)局，浙江金華321017）

一起典型的220 kV線路檔中風(fēng)偏跳閘故障分析

方玉群，祝強(qiáng)，王斌

（金華電業(yè)局，浙江金華321017）

對(duì)一起典型的220 kV線路檔中風(fēng)偏跳閘故障進(jìn)行了分析計(jì)算和原因剖析，指出線路檔中最大風(fēng)偏不滿(mǎn)足規(guī)程要求是引起故障的主要原因。提出了一種檔中導(dǎo)線風(fēng)偏值的簡(jiǎn)易估算公式，為一線運(yùn)行人員及時(shí)判定檔中風(fēng)偏是否存在問(wèn)題提供了一種可行的方法。

220 kV線路；風(fēng)偏；跳閘；分析；估算公式

近年來(lái)，輸電線路檔中風(fēng)偏跳閘故障時(shí)有發(fā)生，尤其是隨著溫室效應(yīng)的影響，特殊氣候、異常天氣屢見(jiàn)不鮮，線路檔中風(fēng)偏故障更是呈現(xiàn)逐年增多的趨勢(shì)。

由于風(fēng)偏測(cè)量和相應(yīng)的計(jì)算過(guò)程相當(dāng)復(fù)雜，一線的運(yùn)行人員往往因不具備相應(yīng)的專(zhuān)業(yè)知識(shí)而導(dǎo)致風(fēng)偏隱患不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)和消除。為此，通過(guò)對(duì)一起220 kV線路因風(fēng)偏距離不足而引起跳閘故障的分析，提出了一種檔中導(dǎo)線風(fēng)偏值簡(jiǎn)易估算方法。

1 線路參數(shù)與現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量

某日，一條220 kV線路A相故障跳閘，重合不成后導(dǎo)致三相跳閘，當(dāng)天強(qiáng)送成功。經(jīng)運(yùn)行人員現(xiàn)場(chǎng)故障巡查后發(fā)現(xiàn)系93號(hào)—94號(hào)檔中A相導(dǎo)線（邊相）對(duì)右上山側(cè)樹(shù)木風(fēng)偏距離不足引起放電所致。

線路投運(yùn)于2005年，全長(zhǎng)59.34 km，桿塔數(shù)140基。耐張段導(dǎo)線采用2×LGJ-300/25型，導(dǎo)線安全系數(shù)2.5，地線采用GJ-70，地線安全系數(shù)4.0，最大設(shè)計(jì)風(fēng)速30 m/s。絕緣子為防污玻璃型，耐張段線路參數(shù)如表1所示。

經(jīng)查，故障日氣象部門(mén)通報(bào)天氣情況為：晴，無(wú)雨，最高溫度38℃，最低溫度29℃，日平均溫度32℃，日平均風(fēng)速2 m/s。因故障線路途經(jīng)山區(qū)且故障檔跨越大山谷，所處地形和環(huán)境容易產(chǎn)生極端氣候，瞬時(shí)有產(chǎn)生較大風(fēng)速的可能。

經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)勘查及測(cè)量，故障點(diǎn)位于該線93號(hào)塔至94號(hào)塔檔中，檔距為970 m。測(cè)量時(shí)溫度35℃，風(fēng)偏點(diǎn)距93號(hào)塔為300 m，導(dǎo)線放電點(diǎn)與近處樹(shù)木的水平距離25.87 m，靜態(tài)時(shí)放電點(diǎn)導(dǎo)線比故障點(diǎn)低9.34 m，導(dǎo)線與樹(shù)木最近距離14.3 m。故障樹(shù)山坡坡度51°，山坡頂比故障點(diǎn)高15.59 m。如圖1所示。

2 相關(guān)數(shù)據(jù)的計(jì)算

導(dǎo)線任意點(diǎn)的風(fēng)偏距離一般包括2個(gè)部分，即絕緣子懸垂串受風(fēng)后的水平偏移量S1和導(dǎo)線自身受風(fēng)后的水平偏移量S2，兩者相加就是導(dǎo)線最終風(fēng)偏水平距離S。

圖1 故障現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量數(shù)據(jù)及示意

表1 91號(hào)—96號(hào)段線路參數(shù)

2.1 S1計(jì)算

由于兩塔懸垂串風(fēng)偏角不同，兩塔絕緣子串受風(fēng)后的水平偏移量數(shù)值不一，檔中任意點(diǎn)的水平偏移量S1可按式（1）進(jìn)行計(jì)算。

式中：SA1、SB1分別為A塔和B塔絕緣子串水平偏移分量；La為計(jì)算點(diǎn)與A塔的檔距；L為該檔檔距。

當(dāng)一側(cè)為耐張塔或V型串安裝的直線塔時(shí)，SA1或SB1的值按0計(jì)算。故障點(diǎn)不同氣象條件下的S1計(jì)算值如表2所示。

表2 S1值計(jì)算值

2.2 S2計(jì)算

需先實(shí)測(cè)觀測(cè)檔導(dǎo)線弧垂值f，通過(guò)f計(jì)算出當(dāng)時(shí)氣象條件下的交跨檔導(dǎo)線應(yīng)力值σ0，再根據(jù)σ0利用狀態(tài)方程式計(jì)算出假設(shè)氣象條件下該檔導(dǎo)線應(yīng)力值σ1，最后通過(guò)式（2）計(jì)算出S2值。

式中：La，Lb為交跨（計(jì)算）點(diǎn)與兩側(cè)桿塔的距離；σ1為相應(yīng)氣象條件下的應(yīng)力；g4為相應(yīng)氣象條件下的水平比載。

故障點(diǎn)不同氣象條件下的S2及導(dǎo)線最終風(fēng)偏距離S計(jì)算值如表3所示。

表3 S2值和最終風(fēng)偏值S計(jì)算值

3 風(fēng)偏跳閘原因分析

3.1 最大風(fēng)偏不滿(mǎn)足規(guī)程要求

（1）經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量，線路實(shí)測(cè)弧垂與設(shè)計(jì)弧垂基本一致，35℃時(shí)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量弧垂75.39 m，施工架設(shè)弧垂為74.96 m，滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。

（2）線路斷面圖上相關(guān)數(shù)據(jù)存在重大錯(cuò)誤。從圖2可知，斷面圖上風(fēng)偏點(diǎn)水平距離正確（距93號(hào)桿塔為300 m），與現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)一致，但斷面圖高程測(cè)量標(biāo)示有誤，斷面圖中小山頂高程為502 m（風(fēng)偏點(diǎn)小山頂高程比對(duì)應(yīng)點(diǎn)導(dǎo)線高程低，理論分析該點(diǎn)無(wú)風(fēng)偏的可能性），故障后測(cè)量實(shí)際高程為547.5 m，放電點(diǎn)樹(shù)木高程為531.5 m，誤差達(dá)45.5 m。從設(shè)計(jì)斷面圖中分析，該檔中風(fēng)偏最危險(xiǎn)點(diǎn)距93號(hào)為100 m，而它的風(fēng)偏復(fù)校滿(mǎn)足要求，從而造成了93號(hào)塔大號(hào)側(cè)300 m處的風(fēng)偏隱患未納入設(shè)計(jì)校驗(yàn)范疇。

圖2 風(fēng)偏放電點(diǎn)模擬斷面

（3）經(jīng)風(fēng)偏校驗(yàn)計(jì)算，該點(diǎn)的風(fēng)偏校核不滿(mǎn)足要求。根據(jù)《110～750 kV架空輸電線路設(shè)計(jì)規(guī)范》要求，在最大計(jì)算風(fēng)偏情況下，220 kV線路導(dǎo)線與行人不能到達(dá)的山坡、峭壁、巖石之間的最小凈空距離應(yīng)不小于4.0 m。而實(shí)際測(cè)量計(jì)算表明，導(dǎo)線高程反而比故障點(diǎn)山坡低，在25℃、最大風(fēng)偏計(jì)算條件下，導(dǎo)線風(fēng)偏值達(dá)48.40 m，遠(yuǎn)大于實(shí)際水平距離25.87 m，如表2所示。

（4）根據(jù)表2數(shù)據(jù)并使用插值法計(jì)算可知，當(dāng)風(fēng)速均勻并正面吹向?qū)Ь€時(shí)，在溫度為10℃、風(fēng)速達(dá)到17.43 m/s時(shí)，導(dǎo)線將與樹(shù)木接觸；當(dāng)氣溫為35℃、風(fēng)速達(dá)到17.09 m/s時(shí)，導(dǎo)線已與樹(shù)木碰觸。由表2可知，在天氣溫度30℃，且風(fēng)速均勻并正面吹向?qū)Ь€，瞬間風(fēng)速約為15 m/s，其安全距離已不滿(mǎn)足規(guī)程要求，導(dǎo)線有可能對(duì)樹(shù)木放電。

3.2 線路竣工驗(yàn)收把關(guān)不嚴(yán)

從表1可知，該檔位于耐張段中間，為弧垂觀測(cè)檔。查詢(xún)施工記錄和竣工驗(yàn)收資料，未發(fā)現(xiàn)該檔有施工測(cè)量風(fēng)偏和驗(yàn)收校驗(yàn)的記錄，因竣工驗(yàn)收只核查圖紙未能發(fā)現(xiàn)此類(lèi)問(wèn)題，給線路的安全運(yùn)行留下了隱患。

線路投運(yùn)到故障發(fā)生歷時(shí)近6年，由于一線運(yùn)行人員通過(guò)目測(cè)觀察導(dǎo)線風(fēng)偏距離難度較大，同時(shí)負(fù)責(zé)運(yùn)行維護(hù)的單位也未引起足夠的重視，從而失去了及時(shí)整治隱患的良機(jī)。

4 檔中風(fēng)偏值的簡(jiǎn)易估算方法

4.1 S1取值

根據(jù)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，S1值可按表4進(jìn)行估算，當(dāng)該檔兩側(cè)均為直線塔（不含V串設(shè)計(jì)直線塔）時(shí)，S1按表4中取值；當(dāng)一側(cè)為耐張塔或V串設(shè)計(jì)直線塔時(shí)，S1按表4中相應(yīng)數(shù)據(jù)的1/2計(jì)；當(dāng)兩側(cè)均為耐張塔或V串設(shè)計(jì)直線塔時(shí)，S1按0計(jì)算。

表4 S1估算表

4.2 S2取值

S2值可按式（3）進(jìn)行估算：

式中：k為風(fēng)偏系數(shù)，可按表5進(jìn)行估算；La為風(fēng)偏點(diǎn)距離該檔A塔的水平距離；Lb為風(fēng)偏點(diǎn)距離該檔B塔的水平距離。

表5 k值估算表

在k取值時(shí)有以下修正：

（1）k值按導(dǎo)線安全系數(shù)2.5、最大設(shè)計(jì)風(fēng)速30 m/s、溫度在15℃～40℃的條件下進(jìn)行估算，當(dāng)相應(yīng)條件變化時(shí)，數(shù)值需進(jìn)行修正。

（2）k值按筆者所在地區(qū)的氣象條件進(jìn)行估算，在其它地區(qū)參照應(yīng)用時(shí)，應(yīng)根據(jù)當(dāng)?shù)氐臍庀髼l件進(jìn)行修正。

（3）k值與代表檔距直接相關(guān)，代表檔距越小，k值越大。當(dāng)代表檔距大于200 m時(shí)，k值可按表5進(jìn)行估算。當(dāng)代表檔距小于200 m時(shí)，k值應(yīng)按1.15倍進(jìn)行修正。

4.3 估算值與計(jì)算值比較

根據(jù)上述估算公式，估算上例220 kV線路93號(hào)—94號(hào)距93號(hào)塔300 m處的風(fēng)偏值為S＝2.0+0.23×10-3×300×670＝48.23 m，與計(jì)算值相比誤差較?。ㄈ绫?），基本滿(mǎn)足現(xiàn)場(chǎng)風(fēng)偏判定要求。

表6 估算值與計(jì)算值比較差異表

5 結(jié)語(yǔ)

（1）線路設(shè)計(jì)斷面圖上數(shù)據(jù)有誤，最大風(fēng)偏不滿(mǎn)足規(guī)程要求是造成本次風(fēng)偏故障的主要原因。由于輸電線路往往地處高山、大跨越等地形復(fù)雜區(qū)域，而且容易出現(xiàn)局部微氣象，因此設(shè)計(jì)單位在線路測(cè)量時(shí)，應(yīng)提高斷面、高差等測(cè)量的精度，尤其是對(duì)于大檔距、大跨越、大高差的風(fēng)偏值應(yīng)進(jìn)行精確計(jì)算和校核。

（2）提出了一種檔中導(dǎo)線風(fēng)偏值的簡(jiǎn)易估算公式，其計(jì)算精度基本能滿(mǎn)足現(xiàn)場(chǎng)判定要求，為及時(shí)判定檔中風(fēng)偏是否存在問(wèn)題提供了一種可行的方法。

（3）由于線路竣工驗(yàn)收時(shí)間緊，往往沒(méi)有嚴(yán)格按GB 50233標(biāo)準(zhǔn)要求進(jìn)行逐基逐檔的驗(yàn)收，只審查圖紙和施工記錄，也是造成本次故障的原因。建議今后線路竣工驗(yàn)收時(shí)，應(yīng)重點(diǎn)核查線路以下關(guān)鍵點(diǎn)：耐張?zhí)€引流板或并溝線夾的施工質(zhì)量；導(dǎo)、地線弧垂以及重要交叉跨越距離；大檔距導(dǎo)線風(fēng)偏校核；耐張壓接管施工質(zhì)量等項(xiàng)目。

（4）應(yīng)加大對(duì)一線運(yùn)行維護(hù)人員的培訓(xùn)力度，充分認(rèn)識(shí)到檔中風(fēng)偏的危害，掌握現(xiàn)場(chǎng)風(fēng)偏距離的簡(jiǎn)要判定方法，及時(shí)排查運(yùn)行線路存在的風(fēng)偏問(wèn)題，對(duì)位于山區(qū)的大跨越、大檔距、大高差桿段應(yīng)特別引起重視。

[1]李恒宇.走徑相同的送電線路檔中風(fēng)偏放電故障分析[J].山西電力，2007（5）∶32-33.

[2]張殿生.電力工程高壓送電線路設(shè)計(jì)手冊(cè)[M].北京∶中國(guó)電力出版社，2003.

[3]GB 50545-2010 110 kV-750 kV架空輸電線路設(shè)計(jì)規(guī)范[S].北京：中國(guó)計(jì)劃出版社，2010.

[4]DL/T 741-2010架空輸電線路運(yùn)行規(guī)程[S].北京：中國(guó)電力出版社，2010.

[5]GB 50233-2005 110 kV-500 kV架空送電線路施工及驗(yàn)收規(guī)范[S].北京：中國(guó)計(jì)劃出版社，2005.

（本文編輯：楊勇）

Analysis on a Typical 220 kV Line Trip Caused by Wind Deviation

FANG Yu-qun，ZHU Qiang，WANG Bin
（Jinhua Electric Power Bureau，Jinhua Zhejiang 321017，China）

A typical 220 kV line trip caused by wind deviation is calculated and analyzed in this paper.It is indicated that the maximum wind deviation can not meet requirements of the specification，which is the main reason of the fault.The paper proposes a simple formula for wind deviation estimation，which provides a feasible way to the operation personnel to timely determine if there are problems in wind deviation.

220 kV line；wind deviation；trip；analysis；estimation formula

TM726

：B

：1007-1881（2013）07-0005-04

2013-04-07

方玉群（1977-），男，浙江淳安人，高級(jí)工程師，長(zhǎng)期從事輸電線路運(yùn)行、檢修和技術(shù)管理工作。