500kV超高壓輸電線(xiàn)路風(fēng)偏故障及措施探討

魏孔軍

摘 要：500kV超高壓輸電線(xiàn)路由于處于復(fù)雜的地理環(huán)境下，極易受到外界氣候及地理等因素的影響，特別是風(fēng)力因素會(huì)導(dǎo)致輸電線(xiàn)路出現(xiàn)風(fēng)偏跳閘，影響輸電線(xiàn)路運(yùn)行的安全。在強(qiáng)風(fēng)作用下，500kV輸電線(xiàn)路會(huì)發(fā)生風(fēng)偏閃絡(luò)，影響電力的持續(xù)供應(yīng)。因此需要針對(duì)500kV超高壓輸電線(xiàn)路風(fēng)偏故障及特點(diǎn)進(jìn)行分析，從而采取有效的措施對(duì)風(fēng)偏跳閘進(jìn)行防范，保證500kV超高壓輸電線(xiàn)路安全、穩(wěn)定的運(yùn)行。

關(guān)鍵詞：500kV超高壓輸電線(xiàn)路；風(fēng)偏故障；特點(diǎn)；防風(fēng)偏；措施

前言

在當(dāng)前電網(wǎng)快速建設(shè)過(guò)程中，電網(wǎng)開(kāi)始向高壓及超高壓方向發(fā)展，這也導(dǎo)致500kV超高壓輸電線(xiàn)路頻繁發(fā)生風(fēng)偏閃絡(luò)，對(duì)超高壓輸電線(xiàn)路正常的運(yùn)行帶來(lái)了較大的威脅。特別是在一些風(fēng)力較大區(qū)域或是山區(qū)微地形氣候區(qū)域內(nèi)，由于設(shè)計(jì)時(shí)對(duì)環(huán)境因素缺乏全面的考慮，從而導(dǎo)致桿塔頭部尺寸與設(shè)計(jì)規(guī)程的要求不符，從而導(dǎo)致線(xiàn)路運(yùn)行時(shí)容易發(fā)生風(fēng)偏閃絡(luò)，不僅導(dǎo)致線(xiàn)路跳閘，而且還會(huì)導(dǎo)致電弧燒傷、斷股及斷線(xiàn)等故障發(fā)生。因此需要針對(duì)500kV超高壓輸電線(xiàn)路風(fēng)偏故障進(jìn)行分析，從而采取切實(shí)可行的措施加以防范，保障電網(wǎng)安全的運(yùn)行。

1 風(fēng)偏故障分析

在我國(guó)電力系統(tǒng)增容擴(kuò)建的背景下，高壓輸電線(xiàn)路的覆蓋范圍不斷增加，里程逐漸延長(zhǎng)，所以在微地形區(qū)域內(nèi)，容易因?yàn)轱R線(xiàn)風(fēng)而導(dǎo)致輸電線(xiàn)路發(fā)生風(fēng)偏。在發(fā)生風(fēng)偏后，絕緣子串會(huì)向桿塔的方向傾斜，從而降低了導(dǎo)線(xiàn)與桿塔之間的距離，當(dāng)這種距離無(wú)法滿(mǎn)足放電要求時(shí)，就會(huì)導(dǎo)致閃絡(luò)的發(fā)生，從而影響到高壓輸電線(xiàn)路的安全運(yùn)行，對(duì)電力系統(tǒng)的正常供電造成不良影響。

高壓輸電線(xiàn)路發(fā)生風(fēng)偏，會(huì)直接影響到電力系統(tǒng)的正常供電，所以應(yīng)該對(duì)風(fēng)偏現(xiàn)象進(jìn)行深入的分析，進(jìn)而找到有效的防范措施，最大限度的降低風(fēng)偏的發(fā)生幾率，提高高壓輸電線(xiàn)路的安全性和穩(wěn)定性。導(dǎo)致輸電線(xiàn)路發(fā)生風(fēng)偏的原因可從外部因素和內(nèi)部因素兩方面分析，外部因素主要是因?yàn)槭艿綖?zāi)害性氣候條件的影響，而內(nèi)部因素主要是因?yàn)樵O(shè)計(jì)和運(yùn)行管理等因素。

在空曠的野外以及微地形區(qū)域，發(fā)生颮線(xiàn)風(fēng)時(shí)，雖然作用面不大，但是風(fēng)力以及風(fēng)速較高，并且在發(fā)生颮線(xiàn)風(fēng)時(shí)，時(shí)常會(huì)伴隨雷雨、冰雹等天氣現(xiàn)象，由此就會(huì)導(dǎo)致風(fēng)偏閃絡(luò)現(xiàn)象的發(fā)生。在風(fēng)偏的情況下伴隨雷雨、冰雹，就會(huì)導(dǎo)致空氣比較潮濕，進(jìn)而降低絕緣強(qiáng)度。而在強(qiáng)風(fēng)的作用下，一旦雨水形成的間歇性水線(xiàn)與放電閃絡(luò)的路徑相同，就可能會(huì)降低空氣間隙的放電電壓。

對(duì)輸電線(xiàn)路發(fā)生風(fēng)偏的內(nèi)部因素進(jìn)行分析，容易發(fā)生風(fēng)偏的桿塔檔距一般都在三至四百米左右，而在塔頭尺寸較小的情況下，發(fā)生龍卷風(fēng)以及颮線(xiàn)風(fēng)時(shí)更容易出現(xiàn)絕緣子串風(fēng)偏，從而引發(fā)跳閘故障。而隨著桿塔高度的增加，風(fēng)速也會(huì)相應(yīng)提升，所以發(fā)生絕緣子串風(fēng)偏的幾率就會(huì)相應(yīng)增加。為了降低高壓輸電線(xiàn)路發(fā)生風(fēng)偏的幾率，在輸電線(xiàn)路設(shè)計(jì)時(shí)，都會(huì)根據(jù)氣象條件來(lái)確定設(shè)計(jì)方案。但是由于我國(guó)氣象站一般都在城郊附近，很難采集到龍卷風(fēng)以及颮線(xiàn)風(fēng)的風(fēng)速值，所以在輸電線(xiàn)路設(shè)計(jì)時(shí)沒(méi)有準(zhǔn)確的參照依據(jù)，其設(shè)計(jì)值明顯都會(huì)偏小，所以在遇到龍卷風(fēng)和颮線(xiàn)風(fēng)時(shí)，就會(huì)導(dǎo)致風(fēng)偏現(xiàn)象的發(fā)生，從而對(duì)電力系統(tǒng)供電的安全性和穩(wěn)定性造成影響。

2 風(fēng)偏故障的特點(diǎn)

強(qiáng)風(fēng)（或龍卷風(fēng)、飚線(xiàn)風(fēng)）是導(dǎo)致風(fēng)偏放電的主要原因。根據(jù)當(dāng)?shù)貧庀蟛块T(mén)證明，多次風(fēng)偏故障時(shí)放電發(fā)生的區(qū)域均出現(xiàn)了少有的強(qiáng)風(fēng)，在現(xiàn)場(chǎng)查詢(xún)中也發(fā)現(xiàn)附近有大樹(shù)被吹到或連根拔起的現(xiàn)象。強(qiáng)風(fēng)的發(fā)生具有以下特點(diǎn)：

在強(qiáng)風(fēng)作用下，導(dǎo)線(xiàn)沿風(fēng)向會(huì)出現(xiàn)一定的位移和偏轉(zhuǎn)。另外，在間隙減小，空間場(chǎng)強(qiáng)增大時(shí)，在導(dǎo)線(xiàn)金具的尖端和塔身的尖端上會(huì)出現(xiàn)局部高場(chǎng)強(qiáng)，使放電更容易在這些位置發(fā)生，從現(xiàn)場(chǎng)放電痕跡可觀察到，一部分放電出現(xiàn)在腳釘、導(dǎo)線(xiàn)金具和角鋼邊緣尖端上。強(qiáng)風(fēng)導(dǎo)致輸電線(xiàn)路間隙距離減小、空氣絕緣強(qiáng)度下降，從而發(fā)生風(fēng)偏放電。

3 防風(fēng)偏的主要措施

3.1 加裝重錘

針對(duì)于500kV超高壓輸電線(xiàn)路跳線(xiàn)串，通常會(huì)通過(guò)加裝重錘的方式來(lái)防范風(fēng)偏的發(fā)生。但通過(guò)加裝重錘并不能從根本上解決懸錘串風(fēng)偏閃絡(luò)問(wèn)題，其所產(chǎn)生的效果十分有限，因此還要針對(duì)實(shí)際情況采取其他有效的防范措施。

3.2 加裝防風(fēng)拉線(xiàn)

500kV超高壓輸電線(xiàn)路中一些風(fēng)力較大的區(qū)域內(nèi)，可以通過(guò)加裝防風(fēng)拉線(xiàn)來(lái)起到防范風(fēng)偏的作用。加裝防風(fēng)拉線(xiàn)可以采取邊相引流防風(fēng)拉線(xiàn)及中相引流防風(fēng)拉線(xiàn)兩種方式。通過(guò)在懸垂線(xiàn)夾處加裝延長(zhǎng)掛板來(lái)完成邊相引流防風(fēng)拉線(xiàn)的連接，利用跳線(xiàn)托架通過(guò)金具連接實(shí)現(xiàn)中相引流防風(fēng)拉線(xiàn)的架設(shè)，同時(shí)中相引流防風(fēng)拉線(xiàn)在下橫擔(dān)處進(jìn)行直接固定，邊相引流在條件允許情況下可以在本體安裝支架進(jìn)行固定，需要落地固定時(shí)，則需要同步對(duì)拉線(xiàn)防盜及接地裝置等進(jìn)行完善。雖然通過(guò)加裝防風(fēng)拉線(xiàn)能夠有效的抑制風(fēng)偏的發(fā)生，但由于風(fēng)偏轉(zhuǎn)動(dòng)不靈活及長(zhǎng)時(shí)間受力情況下，再加之線(xiàn)路金具極在疲勞狀態(tài)下發(fā)生損壞，因此會(huì)對(duì)輸電線(xiàn)路運(yùn)行帶來(lái)一定的安全隱患。

3.3 防止V串復(fù)合絕緣子掉串

近年來(lái)由于土地資源十分緊張，這也使輸電線(xiàn)路建設(shè)受到了較大的影響，因此V串絕緣子在500kV超高壓輸電線(xiàn)路中應(yīng)用十分廣泛。這也導(dǎo)致在一些微地形區(qū)域及風(fēng)力較大區(qū)域，V串絕緣子掉串事故發(fā)生較為頻繁，一旦V串絕緣子發(fā)生掉串，則極易導(dǎo)致風(fēng)偏故障發(fā)生。因此在防風(fēng)偏措施中，需要有效的對(duì)V串復(fù)合絕緣子掉串問(wèn)題進(jìn)行防范和解決。

3.4 優(yōu)化絕緣子型式，采用防風(fēng)偏絕緣子

防風(fēng)偏絕緣子的出現(xiàn)有效的實(shí)現(xiàn)了絕緣子型式的優(yōu)化，新一代防風(fēng)偏絕緣子具有較多的優(yōu)點(diǎn)，不僅絕緣子風(fēng)偏擺動(dòng)較小，而且導(dǎo)線(xiàn)和桿塔之間的電氣間隙也較進(jìn)一步增大，安裝更為可靠，為后續(xù)工程技改留下了一定的空間。由于防風(fēng)偏絕緣子的偏移值較小，這也使其投資有所降低，在不加重錘及防風(fēng)拉線(xiàn)等情況下能夠有效的滿(mǎn)足防風(fēng)性能要求，這也使防風(fēng)偏絕緣子在500kV超高壓輸電線(xiàn)路得以廣泛應(yīng)用，而且取得了較好的應(yīng)用效果。

3.5 輸電線(xiàn)路風(fēng)偏校核的主要方法——間隙圓法

間隙圓法，即直接在設(shè)計(jì)圖紙上做圖，確定每基桿塔的最大允許風(fēng)偏角，然后根據(jù)最大風(fēng)偏角來(lái)校核各種氣象條件下的風(fēng)偏。這種方法適合于手工校核，需要校核人員查閱大量圖紙資料，獲取相關(guān)數(shù)據(jù)，然后作圖分析，勞動(dòng)強(qiáng)度大，效率不高。

為了提高工作效率，從風(fēng)偏角計(jì)算和風(fēng)偏校核兩個(gè)方面入手，設(shè)計(jì)計(jì)算機(jī)模型，將計(jì)算器手工計(jì)算，作間隙圓等工作通過(guò)建立數(shù)學(xué)模型，編寫(xiě)計(jì)算機(jī)程序，實(shí)現(xiàn)了輸電線(xiàn)路風(fēng)偏校核的電算化。

4 結(jié)束語(yǔ)

高壓輸電線(xiàn)路發(fā)生風(fēng)偏是影響電力系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的重要因素，所以應(yīng)該對(duì)風(fēng)偏現(xiàn)象進(jìn)行深入的研究，分析風(fēng)偏發(fā)生的原因，進(jìn)而制定出有效的防范措施。高壓輸電線(xiàn)路發(fā)生風(fēng)偏主要是受到災(zāi)害性氣候條件以及設(shè)計(jì)、運(yùn)行維護(hù)等因素的影響，所以應(yīng)該提高輸電線(xiàn)路自身抵御強(qiáng)風(fēng)的能力，優(yōu)化設(shè)計(jì)方案，加強(qiáng)運(yùn)行維護(hù)管理，最大限度的降低輸電線(xiàn)路風(fēng)偏的發(fā)生，確保電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

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