輸電線路風(fēng)偏技術(shù)淺議

鄭杰東

1.前言

在電力系統(tǒng)中，輸電線路分布點(diǎn)多面廣，橫跨崇山峻嶺、河流湖泊，導(dǎo)線、金具、絕緣子暴露在大自然中，沿線運(yùn)行環(huán)境惡劣。目前以福州地區(qū)為例，輸電線路多為貓頭型、“干”字型鐵塔為主要塔型，塔頭電氣間隙緊湊，沿海登陸的臺風(fēng)以及強(qiáng)對流天氣產(chǎn)生的颮線風(fēng)作用于線路上，將使導(dǎo)線、引流線產(chǎn)生風(fēng)偏搖擺，當(dāng)搖擺幅度超過設(shè)計(jì)允許值，導(dǎo)線對塔材等部件風(fēng)偏放電，導(dǎo)致線路失地跳閘，嚴(yán)重威脅到電網(wǎng)的安全運(yùn)行。

2.線路風(fēng)偏放電原因分析

當(dāng)風(fēng)力作用于導(dǎo)線上，垂直于線路方向的分量將使導(dǎo)線產(chǎn)生橫線路的搖擺偏移，搖擺幅度取決于風(fēng)速、絕緣子、導(dǎo)線自重等因素，搖擺到一定角度后，導(dǎo)線與塔身的距離減少，小于正常運(yùn)行時的空氣間隙，在工頻電壓下空氣隙擊穿放電。

從歷年的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)來看，直線貓頭塔中相導(dǎo)線風(fēng)偏放電和“干”字型塔中相引流線風(fēng)偏放電占線路風(fēng)偏放電的絕大多數(shù)，分別為33.8%、65.8%，下面以兩者為例，通過典型故障調(diào)查，風(fēng)偏搖擺角計(jì)算、校驗(yàn)，詳細(xì)剖析線路風(fēng)偏失地故障的原因。

2.1直線貓頭塔風(fēng)偏放電原因分析

某年某月某日，第9號臺風(fēng)登陸福州，220kV某某路回#39中相導(dǎo)線風(fēng)偏后對塔身主材放電，導(dǎo)致線路跳閘，重合不成，隨后進(jìn)行強(qiáng)送成功。該塔位于半山腰，中相導(dǎo)線懸掛點(diǎn)采用單串合成絕緣子加掛重錘的組裝方式，懸點(diǎn)高度為37.5m。重錘采用ZC-1，共5片，單片重15.464kg，單個長度68mm。防振錘采用FD-4，前后側(cè)共12個，單個重5.6kg。根據(jù)氣象部門資料，當(dāng)時臺風(fēng)風(fēng)速達(dá)到35m/s。

選擇氣象工況為最大風(fēng)速35m/s、氣溫15℃、覆冰厚度0mm。

根據(jù)塔頭尺寸及導(dǎo)線相關(guān)參數(shù)計(jì)算直線絕緣子串風(fēng)偏角：

絕緣子水平風(fēng)壓：Pj=AjV2/1.6=o.39x352/1.6=298.6N

重錘重量：W=5×15.464×9.8=757.7N

重錘長度：10=5×68=340mm=0.34m

防振錘重量：Gf=12x5.6×9.8=658.56N

Lh=lsin0=3.238sin64.24。=2.92m

中相橫擔(dān)全長6.8m，絕緣子懸掛點(diǎn)中心至塔材角鐵距離3.4m

220kV線路帶電導(dǎo)線與桿塔構(gòu)件在運(yùn)行電壓下的最小空氣間隙為0.55m。

e=3.4-2.92=0.48m<0.55m，

當(dāng)搖擺角達(dá)到64.24度，間隙圓相割于桿塔上的f、h點(diǎn)，導(dǎo)線與塔身主材最近距離僅0.48m，導(dǎo)致空氣隙擊穿放電，線路跳閘?？梢婏L(fēng)速大、合成絕緣子串自身重量輕、線路垂直檔距小是直線貓頭塔風(fēng)偏放電的主要原因。

2.2“干”字型鐵塔中相引線風(fēng)偏放電原因分析

臺風(fēng)、颮線風(fēng)期間，福州某地區(qū)220kV線路多次跳閘，故障點(diǎn)集中在“干，，字型鐵塔上，線路跳閘情況如表2所示。“干”字型塔中相引線采用單串瓷絕緣子加撐管懸掛，中相引線較長，約10來米，繞過塔身的前后側(cè)，在風(fēng)力作用下引線搖擺幅度較大。當(dāng)時風(fēng)速為35m/s，選擇氣象工況為最大風(fēng)速35m/s、氣溫15℃、覆冰厚度0mm。

絕緣子水平風(fēng)壓：Pj=Cn+1）AjV2/1.6=14×0.03×352/1.6=321.56N

撐鐵重量：G0=34.326×9.8=336.4N

撐鐵風(fēng)壓：P0=3×0.063×352/1.6=144.7N

絕緣子串全長：1=1898+596=2494mm=2.494m

Lh=lsin0=2.494sin35.73。=1.456m

由于引線長度較大，在個別馳度大的地方又形成了小弧垂，小弧垂可達(dá)0.3-0.5m。

故：1=1.456+0.3=1.756m

引流線距離鐵塔塔材最近點(diǎn)為2.05m

e=2.05-1.756=0.294m<0.55m

根據(jù)風(fēng)偏搖擺角繪制塔頭間隙圓圖，當(dāng)搖擺角達(dá)到35.73度，小弧垂的間隙圓相割于桿塔上的f、h點(diǎn)，引流線與塔身主材最近距離僅0.294m，導(dǎo)致空氣隙擊穿放電，線路跳閘?？梢婏L(fēng)速大、引流線重量輕、馳度大是“干”字型塔中相引流線風(fēng)偏放電的主要原因。

3.防風(fēng)偏改造方案

直線貓頭塔中相導(dǎo)線可以采用“V”型串懸掛方式，形成穩(wěn)定的三角桁架結(jié)構(gòu)，理論上不會再發(fā)生搖擺。絕緣子組裝型式可以采用U型環(huán)+延長環(huán)+拉桿+直角掛板+合成絕緣子+碗頭掛板+LV聯(lián)板。

導(dǎo)線的搖擺僅限于直角掛板至懸垂線夾處，該段垂直距離0.653m，即使在強(qiáng)臺風(fēng)下，風(fēng)偏搖擺角大到90度，風(fēng)偏搖擺的水平距離僅0.653m，與鐵塔主材間有2.747m的安全距離，從根本上消除了風(fēng)偏搖擺造成線路失地故障。

“干”字型鐵塔防風(fēng)偏改造可以采用獨(dú)立掛點(diǎn)的雙絕緣子串加裝撐管的方式進(jìn)行，兩絕緣子串問間距以1.5m～1.8m為宜，雙絕緣子串一方面加大了絕緣子的自重，另一方面絕緣子產(chǎn)生不同期搖擺可以抵消部分風(fēng)力作用，限制了風(fēng)偏搖擺角，對于TG型桿塔可以直接拆除線路鐵塔最外側(cè)的角鐵，直接安裝1.8m的角鐵。此外，還應(yīng)嚴(yán)格控制引流線長度，可以使用繩索量取后制作引線，防止局部區(qū)域形成大于0.3m的弧垂。

因空氣間隙大于0.55m的放電間隙，間隙圓圖與塔身主材沒有交點(diǎn)，線路可以安全運(yùn)行。若考慮雙絕緣子串的不同期搖擺，引線的風(fēng)偏搖擺角將進(jìn)一步減少，引流線與塔身主材的空氣間隙將進(jìn)一步增大，更能保證線路運(yùn)行的穩(wěn)定性。對于部分“干”字型鐵塔，引流線因塔型尺寸、施工工藝、線路轉(zhuǎn)角過大等客觀原因限制，造成引流線弧垂過大，當(dāng)采用雙串絕緣子加撐管的改造方式仍然無法滿足要求，會因小弧垂過大而在風(fēng)偏的情況下對塔身放電，對于該種情況，需采取較為特殊的改造方案。在臺風(fēng)、颮線風(fēng)期間，尚有其它一些塔型發(fā)生風(fēng)偏放電故障，雖然機(jī)率低，但仍需引起重視。大于45度轉(zhuǎn)角塔外角側(cè)引線距離塔身較近，可以參照“干”字型塔風(fēng)偏改造情況，在橫擔(dān)側(cè)加裝卡具，使用獨(dú)立掛點(diǎn)的雙串絕緣子進(jìn)行改造。

上述均為限制導(dǎo)線對塔身放電的改造措施，對于檔距中央導(dǎo)線的風(fēng)偏也應(yīng)進(jìn)行校驗(yàn)，并加上適當(dāng)?shù)陌踩嚯x，保持足夠裕度后，進(jìn)行樹木砍伐和違章建筑的清理，從而保證線路整體的防風(fēng)偏性能。

4.小結(jié)

通過對高壓架空線路風(fēng)偏放電故障的調(diào)查，找出幾種易發(fā)生風(fēng)偏放電的塔型，深入分析了導(dǎo)線風(fēng)偏放電的原因，并闡述了相應(yīng)的改造方案，為線路防風(fēng)偏改造提供了有力的技術(shù)保障。用于指導(dǎo)風(fēng)偏改造實(shí)施依據(jù)，并在多條線路上應(yīng)用實(shí)施，取得了良好的效果。