500kV输电线路风偏的探讨

2010-01-01朱晓平

中国新技术新产品 2010年13期

关键词：风偏强风重锤

朱晓平

（江西省电力设计院，江西南昌330000）

风偏闪络多发生在恶劣气候条件下,输电线路的风偏也是一直是影响线路安全运行的问题之一。

1 产生风偏闪络原因

风偏闪络主要是外因和内因两方面因素造成的。外因是自然界发生的强风和暴雨天气；内因是输电线路抵御强风的能力不足。找出影响风偏闪络的关键因素，采取有针对性的方法和措施，就可以提高线路的安全运行水平。

1.1 局地强风是导致线路放电的直接原因

发生线路风偏跳闸的本质原因是在大气环境中出现的各种不利条件，造成线路空气间隙减小，当间隙的电气强度不能承受系统运行电压时就会发生击穿放电。在强风或飑线风的作用下，绝缘子串向杆塔方向倾斜，减小了导线与杆塔的空气间隙，当距离不能满足绝缘强度要求时就会发生放电。在发生导线风偏放电期间，气象资料给出的风速数据与反推出的风速数据有一定的偏差，考虑到气象观测站一般均设在城郊结合部，而且所测数据为距地10m高度的风速数据，而由于飑线风的区域性及阵发性，风力最强劲的区域往往不是在观测站附近，而且导线、绝缘子的悬挂高度一般为20m-30m，根据设计规程，其风速应乘以对应的高度增加系数，所以从导线风偏反推出的风速数据与气象部门给出的数据存在一定偏差是可能的。

1.2 在设计中对恶劣气象条件估计不足

在线路风偏角的设计中，如果选取的风偏角计算参数不合适，使得线路风偏角安全裕度偏小，线路在强风的作用下发生风偏跳闸的概率就会大大增加。在线路设计中应根据地区的实际情况，尤其是微地形区，合理选择设计参数。提高线路抵御自然灾害的能力，减少风偏事故的发生。

1.3 其他原因

在各次放电故障的调查中，对照雷电定位监测数据，故障录波数据和波形，以及线路闪络处的地形地貌，对线路设备包括绝缘子、避雷线、接地电阻、接地引下线的状况等进行了全面的调研和综合分析，基本上可以排除来自雷击、污闪、鸟害等其他原因的影响，而且发生闪络处的地形地貌、杆塔结构、布置、线路元件均未发现引发放电的特殊性，可以判明是因强风引起的风偏放电。

2 风偏闪络暴露出的问题

我国在最大设计风速下按照风压不均匀系数0.61(目前设计标准)取值计算的风偏角偏小，但能满足DL/T5092-1999《110kV-500kV架空送电线路设计技术规程》的规定，若取值0.75(目前校验标准)，则风偏角增大，不满足规程要求的间隙距离，增加了风偏故障的概率。此外规程中规定的空气间隙没有考虑到大风同时伴有大雨这种极端恶劣的天气，使得在暴雨工况时，在实际风速小于设计值时也可能造成风偏故障，这与气象部门在历次风偏事故中测到的最大风速都没有超过设计风速是一致的。

近几年来，由于防污闪改造的原因，运行线路的玻璃或瓷质绝缘子更换为复合绝缘子，由于后者较前者轻，风偏角将增大，造成复合绝缘子上端的防鸟装置或均压环碰撞横担而受损，或下端带电导线离塔身安全距离过小而发生闪络，对垂直档距小的线路影响更大。因此，在线路设计或技术改造后使用复合绝缘子时，应进行必要的风偏验算，做风偏角和空气间隙的校核。

3 防风偏闪络的措施

3.1 采取针对性措施防止风偏闪络

提高线路的抗风能力应与线路防污闪和防雷综合考虑，不能顾此失彼。防风偏改造后应使直线杆塔能抵抗34m/s风(风压不均匀系数取0.75)。具体可以采用以下措施：

(1)对耐张塔风偏闪络的治理措施。

根据国网公司组织召开的“500kV输电线路风偏闪络专题研讨会”会议纪要，明确要求以后新建500kV输电线路耐张转角塔应参照以下原则配置：①转角塔外角跳线：45°及以上转角塔外角跳线宜采用双串绝缘子；45°以下外角跳线宜采用单串绝缘子串。②转角塔内角跳线：15°及以下转角塔内角跳线宜采用单串绝缘子串。

(2)拉线固定法

对于偏僻山区或行人较少的地区已运行的输电线路，如果该区域风力特别强，风偏闪络经常发生，若采取上述措施和方法后，效果仍不明显，可以采取在导线侧打绝缘拉线的方法以稳固导线，这种方法只能作为临时性的防范措施，缺点是占地面积较大，安全防范措施成本高。

(3)窗横向弹性支撑法

塔窗紧凑的输电线路在强风的作用下极易发生风偏跳闸，可以采取在导线与塔窗之间增加绝缘子串的方法来稳固导线，使导线在强风的作用下不宜发生位移，保持足够的空气间隙。此种方法适用于上、下排列的杆塔形式。

进行线路技术改造后，应结合线路所经区域的气象条件，进行一次全面的风偏间隙校核，不满足要求的应立即采取整改措施。对于导地线线间放电，可以采取相间间隔棒或调整弧垂的方法。对于导线对周边物体放电，主要是加强线路走廊障碍物的检查清理，对档距中的树木、边坡等亦应进行风偏校验，全面排除风偏放电的隐患。

(4)塔对直线塔风偏闪络的措施

对运行线路的直线塔风偏治理一般可采用三相改V型串、中相改V串边相加长横担、三相加挂双串并加重锤等几种治理措施。

①中相改V串边相加长横担。这种改造措施虽然能增加空气间隙，对防风偏故障起到根本性作用，但由于塔身横担需重新加工，施工时要停电、导线需落地，交叉跨越处要搭跨越架，施工周期较长，导线落地后看护工作量过大，很难保证安全性，而且改造费用较高、线路停电时间较长。

②三相改V型串。这种改造措施需要改变铁塔横担结构，对防风偏故障能起到根本性作用，但边相横担加长过多(加长3-4m)，改造费用高，线路停电时间长。

③三相加挂双串并加重锤。在直线串上加装重锤片或在直线串上安装八字形双串绝缘子，并加装重锤片。由设计单位对线路进行校核，在抵御大风裕度较小的直线塔的直线绝缘子串下加装重锤片，重锤片的片数由设计单位校验后确定。按上述措施悬挂单串绝缘子并加挂重锤片后，仍不能满足要求的直线塔，安装八字形双串绝缘子，线夹中心线间距为1.2m，并加挂重锤片，重锤片的片数由设计单位校验后确定。对500kV线路局部发生大风闪络事故的区段，采用增加导线垂直荷重即三相加挂双串并加装重锤片的方法，可以提高线路抵御风偏的能力。

3.2 综合防风偏措施

3.2.1 开展科研试验，抑制风偏事故。

①应开展有暴雨和强风定向作用下空气间隙的工频放电试验，得出数据及曲线，为今后的风偏设计提供合理的技术依据和参数。

②应开发输电线路塔上气象参数及导线风偏的在线监测系统。为确定输电线路杆塔上最大瞬时风速、风压不均匀系数、强风下的导线运动轨迹等提供直接的技术依据。

③对设计中气象条件的选定、各种不利气象条件的组合、风偏计算中的参数等应进行进一步探讨和研究。

3.2.2 合理规划设计，改进设计方法。

①对于新建线路，应结合已有的运行经验，对于微气象区特征明显、飑线风频发地带，线路的设计应考虑到最不利的气象条件组合，适度提高风偏放电的设防水平，设计时应留有适当的裕度，以减小线路投运后遇恶劣天气时出现跳闸的可能性。

②合理选择设计气象条件，改进设计手段和方法。在选择线路走径时，应尽可能避免横穿风口、江河湖面；提高强风地带的绝缘配置和机械强度；对局部微气象、微地形地区提高设计风速及杆塔、金具、绝缘子等的设计安全系数，加大电气距离。

3.3 收集运行资料，提高防风能力。

应加强对微气候区的观测和记录，积累运行资料，加强线路所经区域的气象资料收集，特别是飑线风的数据收集，包括发生时段、频率、风速、区域等，并加强导线风偏的观测和记录。对于已运行的线路可以进行局部改造，抑制风偏。