因風(fēng)偏引起線路跳閘的事故

王超

摘 要：導(dǎo)線的風(fēng)偏對(duì)產(chǎn)生輸電線路安全和穩(wěn)定運(yùn)行的一個(gè)比較關(guān)鍵的因素，因?yàn)閷?dǎo)線風(fēng)偏問(wèn)題的產(chǎn)生，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)線路跳閘、導(dǎo)線電弧出現(xiàn)問(wèn)題。風(fēng)偏是一般發(fā)生在大風(fēng)的天氣中，而且一般會(huì)出現(xiàn)在山地地區(qū)。在對(duì)輸電線路進(jìn)行設(shè)計(jì)的環(huán)節(jié)中，由于對(duì)一個(gè)區(qū)域的環(huán)境不是特別了解，在設(shè)計(jì)桿塔頭時(shí)不能按照輸電線路的型號(hào)來(lái)設(shè)計(jì)，桿塔頭的設(shè)計(jì)是不滿足規(guī)格的。該文通過(guò)對(duì)實(shí)際的例子分析，探討輸電線路因?yàn)轱L(fēng)偏產(chǎn)生的跳閘問(wèn)題，分析輸電線路設(shè)計(jì)軟件的設(shè)計(jì)，在對(duì)架空輸電線路的設(shè)計(jì)和使用的過(guò)程中，分析復(fù)合絕緣子的功能，對(duì)風(fēng)偏的角度進(jìn)行分析的基礎(chǔ)上，從而提高架空輸電線路防風(fēng)偏的有效方法，提高輸電線路運(yùn)行的安全性和可靠性。

關(guān)鍵詞：風(fēng)偏 跳閘事故 分析

中圖分類(lèi)號(hào)：TM726 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2015）09（c）-0065-02

為了能夠在輸電線路運(yùn)行的過(guò)程中避免風(fēng)偏現(xiàn)象引起的跳閘事故，文章通過(guò)分析一個(gè)由于風(fēng)偏問(wèn)題產(chǎn)生跳閘事故的案例，發(fā)現(xiàn)在跳閘事故發(fā)生的現(xiàn)場(chǎng)都是多風(fēng)和多暴雨的地區(qū)，在桿塔上出現(xiàn)了電弧燒壞的問(wèn)題，而且導(dǎo)線也被破壞，在對(duì)重合閘進(jìn)行分析時(shí)，發(fā)現(xiàn)有近80%的概率是失敗的，在大風(fēng)過(guò)后再進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，重合閘的概率比較高。所以，本文認(rèn)為風(fēng)偏放電產(chǎn)生的原因主要有強(qiáng)風(fēng)使導(dǎo)線的風(fēng)偏角增大，暴雨天氣會(huì)降低空氣中的放電電壓，在對(duì)輸電線路設(shè)計(jì)的時(shí)候不能夠正確的分析當(dāng)?shù)氐奶鞖馇闆r，不能合理的處理當(dāng)?shù)氐奈夂颉Ｋ?，?dāng)輸電線路發(fā)生故障的時(shí)候，耐張塔跳線的絕緣子串和重錘，而且要使出現(xiàn)問(wèn)題的桿塔及時(shí)搶修和更換，或者將桿塔架設(shè)的更高。根據(jù)當(dāng)?shù)氐臍夂驐l件，充分地分析風(fēng)偏的間隙，在檔距中，應(yīng)該對(duì)當(dāng)?shù)氐闹脖缓瓦吰碌蕊L(fēng)偏進(jìn)行檢驗(yàn)。

1 問(wèn)題的分析

1.1 跳閘情況

某線路為220 kV，其光纖縱聯(lián)保護(hù)動(dòng)作出現(xiàn)跳閘的問(wèn)題，重合閘的動(dòng)作出現(xiàn)失敗的問(wèn)題，而且與其并列的線路受到了雙高頻保護(hù)動(dòng)作，重合閘的動(dòng)作失敗。其光纖和高頻零序保護(hù)動(dòng)作先后出現(xiàn)了三相跳閘的問(wèn)題，而且重合閘沒(méi)有任何的反應(yīng)。

1.2 故障的檢查情況

輸電線路的運(yùn)行人員對(duì)兩條線路進(jìn)行了檢查，在輸電線路的通道中沒(méi)有發(fā)現(xiàn)樹(shù)木傾倒的問(wèn)題，然后檢查人員有根據(jù)估算的事故位置，攀登到塔上檢查，發(fā)現(xiàn)塔身出現(xiàn)了放電的問(wèn)題，引起跳閘的原因在于桿塔的導(dǎo)線受到了強(qiáng)風(fēng)的破壞，導(dǎo)致了塔身的拉線出現(xiàn)放電的問(wèn)題。

1.3 當(dāng)?shù)氐臍夂驐l件

按照當(dāng)?shù)氐臍庀缶值馁Y料分析，當(dāng)?shù)卦诔霈F(xiàn)輸電線路故障的時(shí)候，其出現(xiàn)了大風(fēng)天氣，而且還伴有暴雨，其風(fēng)速能夠達(dá)到19 m/s，針對(duì)鄰近地區(qū)的氣象條件，當(dāng)時(shí)的風(fēng)速的最大值能夠達(dá)到30 m/s，該地在強(qiáng)風(fēng)中伴有暴雨和冰雹。

1.4 事故分析

架空線路在運(yùn)行的過(guò)程中受到了風(fēng)的作用，在水平力的影響下，其產(chǎn)生了水平方向的移動(dòng)。為了能夠確保輸電線路事故現(xiàn)場(chǎng)的安全，針對(duì)《架空線路運(yùn)行方案》進(jìn)行分析，架空線路在產(chǎn)生較大的風(fēng)偏問(wèn)題之后要與周?chē)奈矬w保持距離，確保周?chē)矬w的安全。對(duì)上述輸電線路事故發(fā)生的原因進(jìn)行分析，其主要原因在于導(dǎo)線與桿塔的距離過(guò)勁，所以，一旦出現(xiàn)了風(fēng)偏問(wèn)題時(shí)就會(huì)使導(dǎo)線和桿塔接觸，但是，線路在出現(xiàn)風(fēng)偏問(wèn)題的時(shí)候，其不一定是發(fā)生在檔距的中心位置的，在對(duì)導(dǎo)線的風(fēng)偏角度進(jìn)行計(jì)算的時(shí)候，應(yīng)該分析檔距中最大風(fēng)偏的距離，才能夠確定架空線路運(yùn)行中出現(xiàn)故障的位置。

在架空線路運(yùn)行中，其要受到自身重力的影響，會(huì)出現(xiàn)垂直的力。而且，由于風(fēng)速的不穩(wěn)定，其還會(huì)受到水平方向力的沖擊。在對(duì)架空線路計(jì)算時(shí)，一般都將其視為柔性的架空線，大風(fēng)產(chǎn)生的壓力和自身的重力產(chǎn)生的力都沿著自身的方向平均的分布。所以，導(dǎo)線會(huì)受到水平的力和垂直的力同時(shí)的作用，可以運(yùn)用綜合比載的方法，對(duì)大風(fēng)對(duì)線路運(yùn)行的影響進(jìn)行模擬。在對(duì)垂直方向和水平方向的比載共同影響下架空線路進(jìn)行計(jì)算，就能夠分析水平方向和垂直方向的力對(duì)架空線路的影響。對(duì)水平方向內(nèi)任意一點(diǎn)的檔距的弧垂進(jìn)行計(jì)算，然后分析垂直方向內(nèi)任意一點(diǎn)的檔距的弧垂。分析架空線路的長(zhǎng)度和質(zhì)量，然后計(jì)算出架空線路的橫截面積，在架空線路的重力加速度和風(fēng)速不均勻系數(shù)是已知的情況下，分析風(fēng)壓以及風(fēng)向與線路形成的角度。

在風(fēng)偏問(wèn)題發(fā)生后，要確保桿塔是在風(fēng)偏出現(xiàn)位置的安全線以外，才能夠確保輸電線路不出現(xiàn)故障。

2 事故發(fā)生地點(diǎn)的數(shù)據(jù)分析和計(jì)算

通過(guò)對(duì)事故發(fā)生現(xiàn)場(chǎng)的分析，故障發(fā)生地點(diǎn)的檔距為500 m，桿塔的導(dǎo)線的掛點(diǎn)高位50 m，對(duì)輸電線路所在區(qū)域的氣溫、風(fēng)速等問(wèn)題進(jìn)行了分析，結(jié)果如表1所示。

一般來(lái)說(shuō)，最大風(fēng)的天氣和最高溫的天氣不可能同時(shí)出現(xiàn)，所以，在表中的第六種情況出現(xiàn)的可能性是比較小的。按照當(dāng)?shù)氐臍庀髷?shù)據(jù)分析，在分析表中的第四種情況時(shí)，大風(fēng)是與導(dǎo)線垂直的，此時(shí)導(dǎo)線的位移是19.34 m，通過(guò)對(duì)《架空線路運(yùn)行方案》的分析，在對(duì)風(fēng)偏情況進(jìn)行計(jì)算時(shí)，導(dǎo)線與周?chē)矬w的距離應(yīng)該是在5 m以上的，但是，在對(duì)上述的案例分析的時(shí)候，其是達(dá)不到要求的。所以，在出現(xiàn)大風(fēng)天氣時(shí)，導(dǎo)線就直接與桿塔接觸。在事故發(fā)生后，對(duì)事故進(jìn)行了解，盡管設(shè)計(jì)人員也對(duì)導(dǎo)線的高度和水平距離進(jìn)行計(jì)算，但是，在測(cè)量時(shí)也是存在著誤差。

3 故障的特點(diǎn)

在風(fēng)偏發(fā)生引起跳閘后，輸電線路的電壓等級(jí)為11級(jí)，耐張塔在跳閘時(shí)會(huì)對(duì)桿塔放電，直線他對(duì)導(dǎo)線和塔身的拉線放電。按照氣象的相關(guān)資料分析，在故障發(fā)生的地點(diǎn)都伴有很強(qiáng)的風(fēng)，而且導(dǎo)線上會(huì)呈現(xiàn)出很多的放電點(diǎn)，在故障發(fā)生時(shí)重合閘都是失效的，故障都為瞬間故障。

在風(fēng)偏問(wèn)題發(fā)生后，其放電的領(lǐng)域是比較廣的，而且會(huì)多次放電，其影響的范圍是很大的。在風(fēng)偏發(fā)生后，會(huì)引起嚴(yán)重的閃絡(luò)問(wèn)題，在單回線和雙回線中都會(huì)發(fā)生閃絡(luò)問(wèn)題。在耐張塔和直線塔中也會(huì)出現(xiàn)不同程度的閃絡(luò)問(wèn)題，在張塔中，會(huì)出現(xiàn)跳線對(duì)桿塔的結(jié)構(gòu)放電。風(fēng)偏引起的閃絡(luò)問(wèn)題時(shí)在大風(fēng)和暴雨的天氣產(chǎn)生的，跳閘現(xiàn)象比較明顯，而且其放電的路徑是比較清晰的，很多情況下，風(fēng)偏閃絡(luò)問(wèn)題是在工作電壓不穩(wěn)定的情況下發(fā)生的，而且重合閘是失敗的，導(dǎo)致線路不能正常的運(yùn)行，導(dǎo)致供電部門(mén)不能及時(shí)地提供電量，使供電部門(mén)的經(jīng)濟(jì)受到很大的影響。

4 風(fēng)偏引起線路跳閘的主要原因

4.1 強(qiáng)風(fēng)是導(dǎo)致風(fēng)偏放電的最主要的原因

按照當(dāng)?shù)氐臍庀笄闆r分析，在發(fā)生風(fēng)偏問(wèn)題的地區(qū)都具有強(qiáng)風(fēng)天氣，甚至有大樹(shù)被吹倒的問(wèn)題。這種氣候很常見(jiàn)，空氣對(duì)流會(huì)產(chǎn)生很大的力量，在地區(qū)內(nèi)會(huì)呈現(xiàn)出明顯的微氣候特征，而且大風(fēng)現(xiàn)象發(fā)生的范圍不是很大，一般都是在校區(qū)域內(nèi)產(chǎn)生。其風(fēng)力是非常強(qiáng)的，風(fēng)速一般都在50 m/s以上，而且這類(lèi)天氣一般是發(fā)生在春季，還會(huì)產(chǎn)生沙塵暴天氣。

在大風(fēng)的影響下，導(dǎo)線受到大風(fēng)的推動(dòng)會(huì)發(fā)生偏移，導(dǎo)致導(dǎo)線與桿塔之間的距離減小，而且還會(huì)出現(xiàn)較大的空間場(chǎng)強(qiáng)，場(chǎng)強(qiáng)尤其是會(huì)集中在塔身合的尖端上，而且很容易發(fā)生放電問(wèn)題。從故障現(xiàn)場(chǎng)放電的情況分析，放電還很容易出現(xiàn)在桿塔的邊緣部位。大風(fēng)天氣導(dǎo)致絕緣子串與桿塔的距離偏近，引起絕緣子串傾斜的問(wèn)題，而且會(huì)導(dǎo)致線路的電壓降低，如果電壓不能夠滿足基本的要求時(shí)就會(huì)發(fā)生閃絡(luò)問(wèn)題。在大風(fēng)情況下，還會(huì)出現(xiàn)暴雨和冰雹天氣，會(huì)導(dǎo)致放電的電壓降低。通過(guò)相關(guān)的實(shí)驗(yàn)可以表明，暴雨天氣會(huì)使電壓降低10%。所以，應(yīng)該強(qiáng)化對(duì)局部環(huán)境的分析，很多閃絡(luò)現(xiàn)象時(shí)在風(fēng)速過(guò)大的情況下發(fā)生，是因?yàn)樵谠O(shè)計(jì)中，沒(méi)有針對(duì)一個(gè)地區(qū)的最大風(fēng)速設(shè)計(jì)。很多桿塔的絕緣子串的材料發(fā)生變化，導(dǎo)致了風(fēng)偏放電。

4.2 沙塵暴使空氣間隙的絕緣強(qiáng)度減弱

在風(fēng)偏發(fā)生時(shí)，常常是在伴有沙塵暴的天氣，通過(guò)相關(guān)的分析，可以看出沙塵暴會(huì)導(dǎo)致空氣間的間隙擊穿電壓，在雷電的作用下，沖擊電壓會(huì)增強(qiáng)，使放電不能均勻的分散，而且對(duì)放電的伏秒特性產(chǎn)生不利的影響。放電特征發(fā)生很大的變化是由于陰極的表面各類(lèi)沙塵的堆積引起的。沙塵的堆積會(huì)導(dǎo)致絕緣子發(fā)生閃絡(luò)的問(wèn)題，進(jìn)一步引發(fā)電壓降低的問(wèn)題，而且閃絡(luò)的部分會(huì)隨著電量的增大而減小，風(fēng)速也會(huì)越來(lái)越大。所以，當(dāng)線路發(fā)生偏移時(shí)，其放電的過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生很大的風(fēng)偏角，如果風(fēng)偏的角度比設(shè)計(jì)的角度要大，就會(huì)發(fā)生故障。沙塵會(huì)使放電間隙的放電電壓減小。在對(duì)沙塵天氣對(duì)輸電線路風(fēng)偏問(wèn)題的影響分析時(shí)，可以通過(guò)建立風(fēng)偏角模型的方法，這種方法是將絕緣子串和導(dǎo)線當(dāng)作剛體，這時(shí)，在受到強(qiáng)烈的風(fēng)吹時(shí)其是不會(huì)發(fā)生變形的，將大風(fēng)產(chǎn)生的壓力當(dāng)作靜態(tài)的受力，所以，其能夠平衡的施加在導(dǎo)線和絕緣子串上。所以，導(dǎo)線和絕緣子的風(fēng)偏角是在二者受力均勻的情況下最大。

如果力矩不會(huì)發(fā)生變化，那么，導(dǎo)線和絕緣子產(chǎn)生的最大的風(fēng)偏角應(yīng)該是在靜力平衡的狀態(tài)下產(chǎn)生的。分析垂直于導(dǎo)線方向的水平風(fēng)的荷載，可以發(fā)現(xiàn)其絕緣子的重力也會(huì)對(duì)風(fēng)偏產(chǎn)生影響。風(fēng)速也會(huì)對(duì)風(fēng)偏角產(chǎn)生影響，在計(jì)算控制中的間隙距離的時(shí)候，應(yīng)該是在最大風(fēng)速的前提下計(jì)算的。

4.3 設(shè)計(jì)上存在的問(wèn)題

在產(chǎn)生風(fēng)偏的跳閘輸電線路中，在正常情況下，風(fēng)速小于30 m/s是不會(huì)發(fā)生風(fēng)偏的問(wèn)題的，但是，由于地區(qū)的微氣候比較明顯，在微氣候發(fā)生的地區(qū)，風(fēng)速會(huì)非常得大，在對(duì)輸電線路設(shè)計(jì)時(shí)，如果只是站在整體的角度對(duì)一個(gè)地區(qū)的氣候狀況進(jìn)行分析，但是沒(méi)有考慮到局部微氣候?qū)旊娋€路的影響，那么就會(huì)導(dǎo)致大風(fēng)引起風(fēng)偏的問(wèn)題。而且，在對(duì)輸電線路設(shè)計(jì)的過(guò)程中，如果對(duì)成本問(wèn)題過(guò)分的額考慮，在設(shè)計(jì)桿塔的時(shí)候就會(huì)出現(xiàn)桿塔尺寸偏小的問(wèn)題，導(dǎo)致桿塔的風(fēng)偏裕度過(guò)小。而且輸電線路在運(yùn)行的過(guò)程中，絕緣子串會(huì)出現(xiàn)合成和更換的問(wèn)題，桿塔的絕緣子的長(zhǎng)度會(huì)發(fā)生變化，在原有的設(shè)計(jì)中，導(dǎo)致桿塔和輸電線路的距離過(guò)小，在風(fēng)偏現(xiàn)象發(fā)生時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生線路的跳閘。在耐張塔的設(shè)計(jì)中，如果不能進(jìn)行引流線的設(shè)計(jì)，那么，如果引流線的長(zhǎng)度不夠或者長(zhǎng)度過(guò)長(zhǎng)，就會(huì)導(dǎo)致絕緣子串不能夠穩(wěn)定的運(yùn)行，造成風(fēng)偏跳閘的問(wèn)題。

5 防止因?yàn)轱L(fēng)偏引起的線路跳閘的措施

5.1 采取的措施

5.1.1 完善輸電線路防風(fēng)偏設(shè)計(jì)

采用中相引流的方法不能夠有效地防止風(fēng)偏的問(wèn)題，那么，就應(yīng)該通過(guò)安裝重錘的方式，在線路的建設(shè)中，應(yīng)該采用的是符合型的防塵支柱絕緣子，配合防風(fēng)拉線一同使用。如果線路在設(shè)計(jì)時(shí)是要經(jīng)過(guò)強(qiáng)風(fēng)區(qū)，那么應(yīng)該使用雙向的桿塔結(jié)構(gòu)，如果不能使用雙向的桿塔結(jié)構(gòu)時(shí)，要分析出最大的風(fēng)速，在最大風(fēng)速條件下，計(jì)算中桿塔尖端與線路之間的距離，如果電壓的空氣間隙在正常運(yùn)行的情況下不能夠與線路保持距離，那么就要設(shè)計(jì)防風(fēng)拉線。

5.1.2 仔細(xì)核對(duì)建設(shè)線路上的外絕緣的間隙

由于沙塵暴天氣會(huì)導(dǎo)致空氣間隙的減小，在電壓不穩(wěn)定的情況下，很容易產(chǎn)生閃絡(luò)的問(wèn)題，所以，在建立輸電線路的時(shí)候，應(yīng)該對(duì)強(qiáng)風(fēng)去的線路進(jìn)行進(jìn)一步的審核，分析桿塔外絕緣之間的間隙。

5.1.3 強(qiáng)化完善運(yùn)行線路防風(fēng)的措施

在對(duì)輸電線路進(jìn)行分析的基礎(chǔ)上，應(yīng)該對(duì)不同類(lèi)型的桿塔進(jìn)行分析，然后設(shè)計(jì)防風(fēng)拉線裝置。

5.1.4 完善輸電線路防風(fēng)偏運(yùn)行的監(jiān)測(cè)工作

當(dāng)一個(gè)地區(qū)出現(xiàn)了大風(fēng)天氣時(shí)，工作人員應(yīng)該定期的檢查，如果發(fā)現(xiàn)輸電線路出現(xiàn)了問(wèn)題，應(yīng)該及時(shí)地匯報(bào)，使輸電線路的問(wèn)題能夠及時(shí)得到解決?？梢越柚詣?dòng)化的氣象觀測(cè)系統(tǒng)，計(jì)算出風(fēng)偏的角度，分析絕緣子串的運(yùn)行情況，在對(duì)電氣的間隙設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)該分析微環(huán)境下的風(fēng)速，在風(fēng)速不均勻的情況下，應(yīng)該分析最大風(fēng)速和最小風(fēng)速。

5.2 重點(diǎn)工作分析

近年來(lái)，因?yàn)榇箫L(fēng)天氣引起的風(fēng)偏線路跳閘的問(wèn)題越來(lái)越普遍，導(dǎo)致了系統(tǒng)不能夠安全的運(yùn)行。因?yàn)樘鞖鉅顩r具有突發(fā)性特點(diǎn)，我們?cè)谄綍r(shí)的預(yù)防工作中是很難把握的，由于惡劣的天氣會(huì)導(dǎo)致一些自然的災(zāi)害，所以，這種自然天氣對(duì)輸電線路造成的影響是不能完全克服的。而且，輸電線路自身的防御能力有待提高，其對(duì)強(qiáng)風(fēng)的抵抗能力不足，所以，在今后建設(shè)輸電線路中，應(yīng)該對(duì)桿塔的風(fēng)偏角度進(jìn)行分析，如果桿塔存在的風(fēng)偏問(wèn)題的隱患，應(yīng)該運(yùn)用重錘的方法，調(diào)整桿塔的角度，確保輸電線路不與桿塔接觸，確保桿塔的穩(wěn)定運(yùn)行。對(duì)某個(gè)地區(qū)的氣候進(jìn)行觀察時(shí)，不僅僅要分析其整體的氣候特征，而且要觀察局部的微氣候，建立相關(guān)的記錄，在設(shè)計(jì)輸電線路的時(shí)候就能夠充分運(yùn)用這些資料，要對(duì)一個(gè)地區(qū)的強(qiáng)風(fēng)和冰雹的現(xiàn)象進(jìn)行重點(diǎn)記錄，在惡劣天氣下對(duì)導(dǎo)線的風(fēng)偏現(xiàn)象進(jìn)行分析。在對(duì)桿塔設(shè)計(jì)時(shí)，一定要提高塔頭的尺寸，確保其具有較高的風(fēng)偏裕度，在線路投入使用后，應(yīng)該及時(shí)對(duì)絕緣子進(jìn)行更換，確保絕緣子在改造的過(guò)程中具有較大的裕度。

6 結(jié)語(yǔ)

要有效地避免輸電線路因?yàn)轱L(fēng)偏問(wèn)題產(chǎn)生故障，就要在線路建設(shè)的時(shí)候?qū)︼L(fēng)偏的距離進(jìn)行計(jì)算，在對(duì)線路選擇的過(guò)程中，應(yīng)該確保線路不要受到其他障礙物的干擾。在一個(gè)區(qū)域內(nèi)，天氣情況是很大預(yù)測(cè)的，而且大風(fēng)天氣的選擇性是比較強(qiáng)的，在進(jìn)行線路設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)該分析天氣情況，將各類(lèi)因素整合在一起，使空氣的間隙提高。在施工中，如果定位的點(diǎn)發(fā)生的變化，應(yīng)該確保施工單位和監(jiān)理單位充分地協(xié)商。由于地區(qū)的微氣候比較明顯，在微氣候發(fā)生的地區(qū)，風(fēng)速會(huì)非常得大，在對(duì)輸電線路設(shè)計(jì)時(shí)，如果只是站在整體的角度對(duì)一個(gè)地區(qū)的氣候狀況進(jìn)行分析，但是沒(méi)有考慮到局部微氣候?qū)旊娋€路的影響，所以，要充分分析一個(gè)區(qū)域的微環(huán)境，分析當(dāng)?shù)氐淖畲箫L(fēng)速。

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