赤峰220kV 烏大線倒塔事故分析

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1 故障設(shè)備基本情況

2013 年08 月14 日16 時(shí)03 分跳閘，故障相別為ABC 相，強(qiáng)送未成功。事故設(shè)備為220kV 烏大線，投運(yùn)日期為1985 年2 月7 日。故障前線路運(yùn)行狀況良好。發(fā)生故障的設(shè)備為8 號(hào)、9 號(hào)、10 號(hào)，塔型為L(zhǎng)VZ型拉線鐵塔，呼稱(chēng)高均為23.7 米，全高26.7 米，8 號(hào)-9 號(hào)檔距為313米、9 號(hào)-10 號(hào)檔距為356 米、10 號(hào)-11 號(hào)檔距為333 米導(dǎo)線型號(hào)為L(zhǎng)GJ-300，導(dǎo)線排列方式呈水平排列，絕緣子型號(hào):XP -6 瓷絕緣子。事故前烏大線帶有220kV 電壓運(yùn)行，連接烏丹220kV 變電站和大板220kV 變電站。

2 事故發(fā)生、擴(kuò)大和處理情況

電流差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作，距離I 段保護(hù)動(dòng)作，220kV 烏丹變重合閘不成功，強(qiáng)送不成功，故障錄波器顯示距離距220kV 烏丹變3.1KM、2.47KM、2.91KM;220kV 大板變電站保護(hù)裝置故障測(cè)距為87.03KM、80.2KM、84.4KM，故障相別為ABC 相，強(qiáng)送未成功。16 時(shí)23 分，組織人員進(jìn)行事故巡線。16 時(shí)45 分，根據(jù)故障錄波器顯示位置距離，發(fā)現(xiàn)220kV 烏大線8 號(hào)、9 號(hào)、10 號(hào)塔傾倒。

3 事故原因及擴(kuò)大原因

(1)事故發(fā)生時(shí)故障桿塔所在區(qū)域天氣狀況為雷雨并伴有冰雹的強(qiáng)對(duì)流天氣，能見(jiàn)度較低，街區(qū)風(fēng)力達(dá)到8 級(jí)，風(fēng)速約為19.6m/s?？紤]到此風(fēng)速為烏丹縣城測(cè)得的風(fēng)速值，而街區(qū)上有大型建筑物及綠化樹(shù)木等設(shè)施，對(duì)風(fēng)速起了一定的消減作用，而事故地點(diǎn)非常開(kāi)闊，風(fēng)力較實(shí)測(cè)值高，經(jīng)氣象部門(mén)推測(cè)，這種條件下山區(qū)瞬間風(fēng)力預(yù)計(jì)達(dá)到11 -12級(jí)。風(fēng)速超30m/s，折算到導(dǎo)線的平均高度上，當(dāng)時(shí)導(dǎo)線承受的風(fēng)力為31 -35m/s，達(dá)到甚至超出本工程最大風(fēng)速的設(shè)計(jì)臨界值(30m/s)。

(圖1 10號(hào)塔傾倒分析圖)

(圖2 8號(hào)塔傾倒現(xiàn)場(chǎng)圖)

(圖3 9號(hào)塔傾倒現(xiàn)場(chǎng)圖)

(2)故障發(fā)生地8、9、10、11 號(hào)塔均為拉線塔，位于耕地中，均處于略有凸起的山坡上，且兩塔之間較為開(kāi)闊，方圓數(shù)公里范圍內(nèi)無(wú)明顯高于地表的凸起物或遮擋。由于風(fēng)力不是沿線均勻吹過(guò)，而是以風(fēng)帶型式瞬間吹過(guò)，風(fēng)帶下物品損壞將非常嚴(yán)重。初步判斷瞬時(shí)大風(fēng)從9 號(hào)塔吹過(guò)，以左腿與橫擔(dān)連接點(diǎn)作受力分析，當(dāng)有風(fēng)力作用時(shí)，整基桿塔受到風(fēng)向方向的力，這時(shí)要使合力達(dá)到平衡，左拉線拉力必然增大，水平方向與橫擔(dān)拉力平衡，垂直方向分力必然分解到左腿，加上當(dāng)時(shí)桿塔受風(fēng)作用時(shí)已經(jīng)產(chǎn)生擺動(dòng)，使得左腿薄弱連接點(diǎn)強(qiáng)度不能滿(mǎn)足，使得左腿發(fā)生向塔內(nèi)側(cè)的扭曲，扭曲后由于導(dǎo)線、橫擔(dān)重力使得左腿向下垮塌。這時(shí)全部橫擔(dān)、導(dǎo)線及右拉線向下的作用力全部加到右腿上，右腿不能滿(mǎn)足力的作用，受橫擔(dān)主動(dòng)拉力作用發(fā)生了向塔內(nèi)側(cè)的彎曲，但兩側(cè)仍受拉線作用，所以形成垂直壓在塔腿上的情況，最終造成9 號(hào)塔傾倒，9 號(hào)塔側(cè)倒對(duì)10 號(hào)、8 號(hào)塔產(chǎn)生側(cè)向作用力，且10 號(hào)、9 號(hào)塔亦在風(fēng)帶附近，瞬時(shí)大風(fēng)及外力造成10 號(hào)、9 號(hào)塔傾斜側(cè)倒。而7 號(hào)塔為耐張水平荷載較小、11 號(hào)為L(zhǎng)VZ—23.7 米塔、12 號(hào)塔為23.7 米自立塔，距刮過(guò)線路的風(fēng)帶稍遠(yuǎn)，故避過(guò)此次風(fēng)災(zāi)造成的損壞。綜上所述，瞬時(shí)風(fēng)速超出設(shè)計(jì)條件是造成此次倒塔的主要原因。拉V 塔受風(fēng)力作用后產(chǎn)生擺動(dòng)，桿塔結(jié)構(gòu)強(qiáng)度不夠，擺動(dòng)過(guò)程中使桿塔腿部受力失效也是發(fā)生倒塔的一個(gè)重要原因。另外，線路長(zhǎng)期受惡劣的自然環(huán)境影響及滿(mǎn)負(fù)荷運(yùn)行，個(gè)別桿件老化亦有可能成為此次倒塔的次要原因。

4 暴露的問(wèn)題

(1)拉V 塔線路在運(yùn)行中，抵御強(qiáng)風(fēng)能力較弱。

(2)應(yīng)急物資緊缺，220 千伏及以上搶修塔儲(chǔ)備不充分。

(3)不能及時(shí)掌握極端天氣預(yù)警情況，無(wú)法提前針對(duì)薄弱線路采取有效措施。

(4)現(xiàn)階段極端氣候條件較多，線路巡視人員需根據(jù)特殊天氣情況進(jìn)行線路特巡。

5 防范措施及建議采取方案

(1)對(duì)所轄線路存在拉線塔的進(jìn)行重點(diǎn)巡視，檢查基礎(chǔ)、拉線穩(wěn)固情況，對(duì)全部拉線型鐵塔在進(jìn)行一次全面的緊固。

(2)將烏大線8 號(hào)、9 號(hào)、10 號(hào)、11 號(hào)LVZ—23.7 米塔更換為自立鐵塔(設(shè)計(jì)確定塔型)。

(3)及時(shí)聯(lián)系氣象部門(mén)，對(duì)預(yù)告特殊天氣時(shí)提前檢查拉線塔穩(wěn)固情況，采取措施。