风致输电线路故障及防范措施研究

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1、风致输电线路故障及防范措施研究摘要：开展输电线路风灾防御研究，提高输电线路在强风灾害下的安全性、保障电力供给是当前一个刻不容缓的任务和挑战。本文重点介绍了近年来我国输电线路大风下所造成的破坏，并提出防风对策。关键词：输电线路；风害；措施中图分类号：TV734文献标识码：A文章编号：由于近年来，极端的自然灾害频繁发生，而且随着社会和经济的发展，越来越多的高电压等级的输电线逐步在勘察、设计、建造中。而输电线路等级越高，其对风的敏感度就越来越强，风致输电线路故障的问题也会越来越突出，因此，为保证输电线路的安全稳定运行，针对各种风致输电线路故障，

2、要从根本抓起。近年我国输电线路风灾调查结果表明，提高输电线路抗风能力，问题急迫、刻不容缓。针对输电线路系统在防御风灾方面严峻的现实，应积极开展防御工作。2010年7月某天傍晚，广东某地区骤起雷雨大风，整片农作物被刮倒，树木被连根拔起。在恶劣气候的影响下，电网220kV线跳闸。1事故过程2010年7月，2207kV跳闸，光差保护动作，B相重合闸不成功。经巡线检查发现，直线塔B相(中线)垂直排列导线的下线对铁塔脚钉放电造成掉闸，导线、横担、脚钉均有放电痕迹。2设备状况该线路长度为6.101km，最大设计风速为30m/s。ZM2-30型直线塔，

3、铁塔呼称高30m，根开为4630mm×3500mm，导线型号为2×LGJ-300/25钢芯铝绞线，子导线排列方式为垂直排列，设计线间距离为400mm。绝缘子串为FXBW-220/100型复合绝缘子，绝缘子串结构长度为3048mm，结构如图1所示。1-挂板；2-球头挂环；3-合成绝缘子；4-碗头挂板；5-悬垂线夹；6-铝包带图1绝缘子串结构3风偏放电原因分析根据气象部门资料：当日该地区10min平均风速达到8.0m/s。根据现场情况分析，瞬时风速达到35m/s，高于气象站现场风速。根据当地气象条件，220kV线路设计风速为25m/s或30m

4、/s。考虑阵风的动力效应，平原地区风速取值为地区风速设计值的上限。规程定义的设计风速15年或者30年一遇的15m高10min平均最大风速未考虑阵风的动力效应。由地方电网近10多年风放电、倒塔现场的瞬时风速推算设计风速，绝大数情况下设计风速都能满足现场风速要求，不应发生风偏现象。7在架空送电线路设计规程中已明确规定了工频电压、操作过电压及雷电过电压工况下，带电部分与杆塔构件的最小空气间隙。这种空气间隙是指在不同工况所对应的风速下，绝缘子串风偏后，带电体对杆塔构件应保持的最小距离。绝缘子串的风偏大小由其所产生的风偏角的大小来表示，计算公式如下

5、：式中：—悬垂绝缘子串风压；—悬绝缘子串重力；—不同工况相应风速下的导线风荷载；—导线自重；—杆塔水平档距；—杆塔垂直档距。从公式中不难看出，值的大小与绝缘子串及导线的重力、风荷载等因素有关，杆塔水平档距较大、垂直档距较小以及合成绝缘子串较轻等因素均会使值增大。根据风偏摇摆角绘制塔头间隙，如图2所示。当摇摆角达到61.2°时，导线与塔身主材最近距离仅0.302m，导致空气隙击穿放电，线路跳闸。可见风速大、合成绝缘子串自身重量轻是直线猫头塔风偏放电的主要原因。过高的风速使绝缘子串向杆塔方向倾斜，减小了导线和铁塔间的空气间隙距离，当空气间隙距

6、离不能满足放电的最低电压要求时便发生闪络。图2塔头间隙示意7因大风情况下常伴有大暴雨或冰雹，雨在强风作用下呈线分布，也使放电电压降低。试验表明，在保持导线和铁塔的空气间隙距离不变的情况下，大雨使放电电压降低约10％。同时查阅多处资料，发现临近高塔且高差在12m左右的杆塔是比较容易发生风偏事故的。4防范线路风偏跳闸的措施在易产生大风的微地形或特殊气象区慎用易发生风偏的“猫头型”线塔，可考虑将绝缘子改为V型串悬挂方式，形成稳定的三角桁架结构，以增加稳定性。在设计方面，新建线路的设计要对微气象区、强风区等特殊区域进行深入细致的调查。对微气象区特

7、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，设计时留有适当的裕度。对强风多发地带，新建线路直线塔的三相导线均应采用V型串悬挂，对大于10°的耐张转角塔外角应挂装跳线串，必要时可加挂重锤。使用合成绝缘子还要考虑微地形、微气象条件等因素的影响，确认不宜采用的，可采用调爬或使用涂料等措施，以防止风偏放电和舞动事故的发生(更换为加长型合成绝缘子需进行风偏间隙验算)。7当不满足设计风速要求时，可在绝缘子下部增加配重或通过改变金具组装方式的方法减小组装长度，例如：将下垂连接方式改为上扛连接方式。对自重较轻的合成绝缘子应严格校核风偏

8、，如果间隙紧张或裕度太小，则应更换为陶瓷及玻璃绝缘子，或增加绝缘子串及重锤的重量，以减小风偏角。对计算校核偏差较大的直线杆塔加装防风拉线，在易产生大风的微地形或特殊气象区加装导线防舞动鞭。加强