山西電網(wǎng)輸電線路防風(fēng)偏絕緣隔離拉索應(yīng)用研究

牛 彪 ， 關(guān)少平 ， 劉永鑫

（1.國(guó)網(wǎng)山西省電力公司，山西 太原 030021；2.國(guó)網(wǎng)山西省電力公司電力科學(xué)研究院，山西 太原 030001）

0 引言

近年來(lái)，輸電線路遭受風(fēng)偏引發(fā)的故障十分突出，外因是自然界發(fā)生強(qiáng)風(fēng)和暴雨天氣影響，內(nèi)因是輸電線路防風(fēng)偏能力不足。在這些原因中，強(qiáng)風(fēng)是導(dǎo)致線路風(fēng)偏放電的直接原因，尤其是雨雪天氣下導(dǎo)致空氣間隙的放電電壓降低，更容易發(fā)生風(fēng)偏閃絡(luò)故障[1]。風(fēng)偏故障經(jīng)常造成線路跳閘停運(yùn)，導(dǎo)線燒傷、斷股、斷線等。線路風(fēng)偏跳閘的重合成功率很低，嚴(yán)重加劇了電力供應(yīng)緊張的局面。山西的地形地貌比較復(fù)雜，自然環(huán)境特殊，一年中強(qiáng)風(fēng)天氣比較多，發(fā)生的風(fēng)偏故障就十分突出，嚴(yán)重地影響了山西電網(wǎng)的安全性。為此，本文對(duì)架空輸電線路進(jìn)行防風(fēng)偏措施研究，并提出有效的改造措施，以提高山西電網(wǎng)架空輸電線路的防風(fēng)偏能力。

1 架空線路風(fēng)偏故障分析

據(jù)氣象部門(mén)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，當(dāng)前我國(guó)仍處于厄爾尼諾年，西太平洋副熱帶高壓強(qiáng)度偏強(qiáng)，山西省極端天氣發(fā)生頻次和強(qiáng)度呈現(xiàn)增強(qiáng)趨勢(shì)，氣象極值屢破新高。近10 年來(lái)，強(qiáng)對(duì)流天氣明顯增強(qiáng)，氣象監(jiān)測(cè)大風(fēng)910 站次、冰雹72 站次、短時(shí)強(qiáng)降水539 站次，極端特殊天氣已成為常態(tài)。

2011 年以來(lái)，山西電網(wǎng)輸電線路220 kV 及以上輸電線路發(fā)生風(fēng)偏61 次，其中直線塔風(fēng)偏39次、耐張塔風(fēng)偏12 次、擋中導(dǎo)線對(duì)構(gòu)筑物風(fēng)偏5次、導(dǎo)地線間距離不足風(fēng)偏5 次，特別是2013年、2016 年、2017 年風(fēng)偏較多，共41 次，占總數(shù)的67%。較多的風(fēng)偏故障暴露出目前采取的懸垂串加重錘、絕緣子下拉固定等防風(fēng)偏措施還不能滿足電網(wǎng)輸電線路安全運(yùn)行的需要。

2 防風(fēng)偏絕緣隔離拉索的應(yīng)用

2.1 安裝原則

防風(fēng)偏絕緣隔離拉索（以下簡(jiǎn)稱(chēng)“拉索”）由復(fù)合絕緣子和金具組成。拉索不得接觸現(xiàn)狀導(dǎo)線，掛點(diǎn)不得破壞現(xiàn)狀塔材。拉“V”塔存在拉線，拉索須同時(shí)滿足對(duì)塔身、拉線風(fēng)偏放電距離的要求[2]。

風(fēng)偏發(fā)生時(shí)，該拉索對(duì)懸垂絕緣子串有效阻攔。安裝拉索時(shí)，需校核導(dǎo)線與拉索金具部分的距離，即雷電過(guò)電壓間隙圓與拉索相交，拉索金具的長(zhǎng)度不得進(jìn)入圓內(nèi)。

2.2 拉索組裝

2.2.1 500 kV 單回路直線塔安裝實(shí)例

圖 1 為 500 kV 單回路 （ZBI） 絕緣隔離拉索安裝現(xiàn)場(chǎng)圖。由圖1 可知，邊相拉索采用的是斜拉索形式，拉索上部安裝在橫擔(dān)端部的施工孔上，一側(cè)與鐵塔塔身角鋼主材連接。金具連接時(shí)，采用U 型掛環(huán)+球頭掛環(huán)+復(fù)合絕緣子（2 支） +碗頭掛板+U 型掛環(huán)+鋼絞線+花籃螺栓+專(zhuān)用夾具（自上而下安裝）。

圖1 500 kV 單回路（ZBI） 絕緣隔離拉索安裝現(xiàn)場(chǎng)圖

2.2.2 220 kV 直線塔安裝實(shí)例

圖 2 為 220 kV 酒杯塔 （ZBI） 絕緣隔離拉索安裝現(xiàn)場(chǎng)圖。由圖2 可知，中相拉索使用的是“V”形拉索，邊相使用斜拉索，一側(cè)與絕緣子串鐵塔端掛點(diǎn)連接，一側(cè)與鐵塔塔身角鋼主材連接[3]。金具連接時(shí)，采用專(zhuān)用夾具+U 型掛環(huán)+球頭掛環(huán)+復(fù)合絕緣子（2 支） +碗頭掛板+花籃螺栓+U 型掛環(huán)+專(zhuān)用夾具（自上而下安裝）。

圖2 220 kV 酒杯塔（ZBI） 絕緣隔離拉索安裝現(xiàn)場(chǎng)圖

2.3 安裝要求

防風(fēng)偏隔離拉鎖可以帶電安裝，作業(yè)人員與帶電部位的距離應(yīng)滿足安全規(guī)程要求，并適當(dāng)留有裕度；或結(jié)合停電檢修開(kāi)展該項(xiàng)作業(yè)。拉索應(yīng)垂直起吊，不得晃動(dòng)，同時(shí)盡量遠(yuǎn)離帶電部位。安裝時(shí)應(yīng)先安裝上掛點(diǎn)，后安裝下掛點(diǎn)。拉索用花籃螺栓時(shí)應(yīng)使用O—O 型自鎖型圓環(huán)。桿塔掛點(diǎn)處夾板應(yīng)采取防止滑移措施，適當(dāng)增加夾板寬度。兩絕緣子連接處推薦使用環(huán)—環(huán)連接（或加碗頭護(hù)套，碗頭掛板推薦采用鋼板銷(xiāo)，以防止彈簧銷(xiāo)受壓脫出）。使用直角夾具及配套的連接金具將該拉索固定于輸電桿塔塔身結(jié)構(gòu)合適位置，避免因在塔身上打孔而降低塔身物理強(qiáng)度的不良后果，減少裝置安裝對(duì)輸電桿塔本身的傷害[4]。當(dāng)強(qiáng)風(fēng)荷載過(guò)大危及桿塔安全時(shí)，該拉索在低側(cè)的聯(lián)塔位置附近的保險(xiǎn)螺栓自動(dòng)破壞，確保鐵塔安全。

3 鐵塔荷載校核

通過(guò)對(duì)不同電壓等級(jí)常用鐵塔進(jìn)行強(qiáng)度校核[5]，采用對(duì)應(yīng)的絕緣子，按照以上原則布置，鐵塔受力結(jié)果如下。

110 kV 線路鐵塔在設(shè)計(jì)條件下，垂直荷載和風(fēng)荷載對(duì)鐵塔結(jié)構(gòu)荷載影響較小，橫擔(dān)主材受力增加0.5%～0.75%，鐵塔主材受力增加0.2%～0.8%。

220 kV、500 kV 鐵塔在設(shè)計(jì)條件下，垂直荷載和風(fēng)荷載對(duì)鐵塔結(jié)構(gòu)荷載影響很小，橫擔(dān)主材受力只增加0.18%～0.25%，鐵塔主材受力只增加0.15%～0.18%。

盡管如此，由于鐵塔設(shè)計(jì)時(shí)采用了滿應(yīng)力設(shè)計(jì)的原則，即桿件應(yīng)力不超過(guò)100%為滿足要求，部分鐵塔可能存在荷載超限，對(duì)于處于大擋距、大高差及重要交叉跨越鐵塔加裝隔離拉索時(shí)，還應(yīng)按照相關(guān)規(guī)程規(guī)范對(duì)鐵塔結(jié)構(gòu)受力進(jìn)行校核，必要時(shí)進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)。

4 結(jié)束語(yǔ)

本文采用防風(fēng)偏絕緣隔離拉索措施進(jìn)行防風(fēng)偏治理，通過(guò)在實(shí)際運(yùn)行線路上進(jìn)行改造和應(yīng)用，2019 年山西電網(wǎng)輸電線路風(fēng)偏跳閘率下降了70%，取得了良好效果。通過(guò)加裝隔離拉索后鐵塔的荷載分析，對(duì)于處于大擋距、大高差及重要交跨處鐵塔加裝拉索時(shí)應(yīng)開(kāi)展結(jié)構(gòu)校核，必要時(shí)進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)。