500kV輸電線路防風(fēng)偏技術(shù)淺析

馬瑋杰　劉增超

摘要：隨著我國經(jīng)濟與科技的飛速發(fā)展，我國的供電體制也逐漸改善。目前，我國的供電事業(yè)正在起步時期，人們對于供電企業(yè)的期望也變得越來越高。因此，為了更好地提高電量的供應(yīng)，供電企業(yè)應(yīng)該在完善企業(yè)內(nèi)部的體制之外，還要加強輸電線路的穩(wěn)定使用性能，這樣才能夠最大限度地保障輸電線路處于供電正常的狀態(tài)中。

關(guān)鍵詞：500kV輸電;防風(fēng);技術(shù)分析

1.導(dǎo)言

隨著500k V電網(wǎng)建設(shè)的快速發(fā)展，以及電網(wǎng)規(guī)模的迅速擴大，通過復(fù)雜地形及惡劣氣候條件地區(qū)的輸電線路日益增多，大風(fēng)導(dǎo)致的線路風(fēng)偏跳閘也明顯增多，對系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行帶來了較大的影響。本文對500k V線路風(fēng)偏跳閘情況進行了技術(shù)分析，提出了相應(yīng)的治理對策和措施。

2.500kV輸電線路的輸電特點

輸電線路周圍的電壓較高，支撐輸電線路的鐵塔也較高，絕緣物體的數(shù)量多且大，這是500kV輸電線路與普通的主要差別。由于500kV的輸電線路的特殊性，其周圍的磁場范圍大、電壓等級高，對于地形的要求就會比普通的要求要嚴格。由于500kV在電網(wǎng)中有著特別重要的作用，因此保證500kV的輸電線路正常運行就顯得非常必要。由于500k V輸電線路自身的電壓較高，再加上惡劣的天氣，使雷電發(fā)生時輸電線路遭遇雷擊的可能性顯著提高，從而導(dǎo)致輸電線路遭到損壞。雷擊輸電線路是供電企業(yè)無法避免的輸電線路故障之一，要解決雷擊故障對于供電企業(yè)是一個巨大的挑戰(zhàn)。雖然不能夠從根本上解決雷擊故障的發(fā)生，卻可以在雷擊故障發(fā)生季節(jié)提前做好預(yù)防雷擊故障的措施，從而保證輸電線路的正常運維。

3.風(fēng)偏產(chǎn)生原因

3.1風(fēng)偏概述

風(fēng)偏是指架空輸電線路在風(fēng)的作用下導(dǎo)線發(fā)生位移，使其對鐵塔的距離小于最小安全距離的現(xiàn)象，可能會造成線路放電跳閘故障。三相導(dǎo)線發(fā)生位移時方向一致，各相導(dǎo)線之間相對距離幾乎保持不變，所以檔距中間不會發(fā)生相間放電故障。若線路在覆冰的狀態(tài)下因不同期脫冰和風(fēng)的作用，使得導(dǎo)線發(fā)生位移造成相間故障，將其歸為線路舞動，在此不做研究。

3.2風(fēng)偏產(chǎn)生的原因

發(fā)生線路風(fēng)偏跳閘的本質(zhì)原因是由于在大氣環(huán)境中出現(xiàn)的各種不利條件造成線路空氣間隙減小。當(dāng)間隙的電氣強度不能承受系統(tǒng)運行電壓時就會發(fā)生擊穿放電。2013年7月25日，500 k V聊長Ⅰ線101號塔發(fā)生風(fēng)偏跳閘故障，邊相對塔身放電，氣象監(jiān)測數(shù)據(jù)顯示故障發(fā)生時間段內(nèi)瞬時風(fēng)速最高達到40m/s。強風(fēng)或颮線風(fēng)的作用下使得絕緣子串向桿塔方向傾斜，減小了導(dǎo)線與桿塔的空氣間隙，當(dāng)該間隙寬度滿足不了絕緣強度要求時就會發(fā)生放電。風(fēng)沒有超過設(shè)計時，風(fēng)的疊加作用依然可以導(dǎo)致風(fēng)偏跳閘故障的發(fā)生。2013年8月1日，500 kV川淄線87號塔發(fā)生風(fēng)偏跳閘故障，左相對塔身放電，導(dǎo)線及鐵塔左曲臂有較為清楚的放電痕跡，結(jié)合現(xiàn)場莊稼倒伏情況判斷，線路故障時，故障桿塔周邊遭遇瞬時強風(fēng)，風(fēng)力并沒有超過設(shè)計風(fēng)速，但依然發(fā)生了風(fēng)偏跳閘。絕緣子串在理想狀態(tài)下會以懸垂位置為中心進行有規(guī)律的簡諧振動，擺幅在安全距離以內(nèi)，不會造成風(fēng)偏跳閘。但若絕緣子串受到一次或者多次與其擺動方向一致的風(fēng)的作用，絕緣子串?dāng)[幅增大，振動能量增加，直至距離不滿足要求時，會發(fā)生風(fēng)偏跳閘。

4.防風(fēng)偏閃絡(luò)的對策與措施

4.1采取針對性措施防止風(fēng)偏閃絡(luò)

一是對耐張塔風(fēng)偏閃絡(luò)的治理措施根據(jù)國網(wǎng)公司年組織召開的“500kV輸電線路風(fēng)偏閃絡(luò)專題研討會”會議紀(jì)要，明確要求對以后新建500k V輸電線路耐張轉(zhuǎn)角塔應(yīng)參照以下原則配置：（1）轉(zhuǎn)角塔外角跳線：45°及以上轉(zhuǎn)角塔外角跳線宜采用雙串絕緣子;45°以下外角跳線宜采用單串絕緣子串;（2）轉(zhuǎn)角塔內(nèi)角跳線：15°及以下轉(zhuǎn)角塔的內(nèi)角跳線宜采用單串絕緣子串。根據(jù)上述原則，河南省對2004年發(fā)生風(fēng)偏跳閘的嵩獲II線21#耐張塔的外角引流線（無跳串），加裝了跳線串和重錘，經(jīng)過幾年的運行，未再次發(fā)生風(fēng)偏故障，說明上述措施是有效的。

二是拉線固定法對于偏僻山區(qū)或行人較少的地區(qū)已運行的輸電線路，如果該區(qū)域風(fēng)力特別強，風(fēng)偏閃絡(luò)經(jīng)常發(fā)生，在采取上述措施和方法后效果不明顯的，可以采取在導(dǎo)線側(cè)打絕緣拉線的方法以穩(wěn)固導(dǎo)線，這種方法只能作為臨時性的防范措施，缺點是占地面積較大，安全防范措施成本高。

三是塔窗橫向彈性支撐法對于塔窗緊湊的輸電線路，在強風(fēng)的作用下，極易發(fā)生風(fēng)偏跳閘，可以采取在導(dǎo)線與塔窗之間增加絕緣子串的方法來穩(wěn)固導(dǎo)線，使導(dǎo)線在強風(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。以上是導(dǎo)線對桿塔構(gòu)件放電采取的措施和方法，也是線路發(fā)生風(fēng)騙跳閘的主要形式。線路在進行技術(shù)改造后，應(yīng)結(jié)合線路所經(jīng)區(qū)城的氣象條件，進行一次全面的風(fēng)偏間隙校核，不滿足要求的應(yīng)立即采取整改措施。對于導(dǎo)地線線間放電可以采取相間間隔棒或調(diào)整弧垂的方法進行。對于導(dǎo)線對周邊物體放電主要是加強線路走廊障礙物的檢查清理，對檔距中的樹木、邊坡等亦應(yīng)進行風(fēng)偏校驗，全面消除風(fēng)偏放電的隱患。

4.2綜合防風(fēng)偏治理措施

一是合理規(guī)劃設(shè)計，改進設(shè)計方法（1）對新建線路，應(yīng)結(jié)合已有的運行經(jīng)驗，對微氣象區(qū)特征明顯，颮線風(fēng)頻發(fā)地帶，線路的設(shè)計應(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)計時應(yīng)留有適當(dāng)?shù)脑６?，以減小線路投運后遇惡劣天氣時出現(xiàn)跳閘的可能性。（2）合理選擇設(shè)計氣象條件，改進設(shè)計手段和方法。在選擇線路走徑時，應(yīng)盡可能避免橫穿風(fēng)口、江河湖面;提高強風(fēng)地帶的絕緣配置和機械強度;對局部微氣象、微地形地區(qū)提高設(shè)計風(fēng)速、桿塔、金具、絕緣子等的設(shè)計安全系數(shù)，加大電氣距離。

二是收集運行資料，提高防風(fēng)能力應(yīng)加強對微氣候區(qū)的觀測和記錄，積累運行資料，應(yīng)加強線路所經(jīng)區(qū)域的氣象資料收集，特別是颮線風(fēng)的數(shù)據(jù)收集，包括發(fā)生時段、頻率、風(fēng)速、區(qū)域等，并加強導(dǎo)線風(fēng)偏的觀測和記錄。對于已運行的線路可以進行局部改造，抑制風(fēng)偏。

三是開展科研試驗，抑制風(fēng)偏事故（1）應(yīng)開展有暴雨和強風(fēng)定向作用下空氣間隙的工頻放電試驗，得出數(shù)據(jù)及曲線，為今后的風(fēng)偏設(shè)計提供合理的技術(shù)依據(jù)和參數(shù)。（2）應(yīng)研究輸電線路塔上氣象參數(shù)及導(dǎo)線風(fēng)偏的在線監(jiān)測系統(tǒng)。為確定輸電線路桿塔上最大瞬時風(fēng)速、風(fēng)壓不均勻系數(shù)、強風(fēng)下的導(dǎo)線運動軌跡等提供直接的技術(shù)依據(jù)。（3）對設(shè)計中氣象條件的選定，各種不利氣象條件的組合，風(fēng)偏計算中的參數(shù)等應(yīng)進一步探討和研究。

5結(jié)論

針對運行中的500 k V輸電線路，可以采用安裝輔助絕緣子和加裝重錘片兩種方案配合使用的方法，有效地降低風(fēng)偏發(fā)生的機率，提高架空輸電線路運行的安全性。

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