特高压输电线路抗风偏闪络性能的计算分析

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1、西南交通大学硕士研究生学位论文第1页第1章绪论1．1课题的研究背景及意义近年来，国家电网公司所属的超过110kV的线路共发生风偏闪络300多起，其中1999年"-'2003年国家电网建设有限公司所辖的500kV输电线路共发生31起风偏闪络故障，涉及江苏、浙江、安徽、湖北、河南、山东、山西、北京、内蒙古、黑龙江、辽宁等省市区。据不完全统计，2004年全国500kV输电线路总长度约超过40000km，发生21次风偏闪络。从以上数据来看，高压输电线路的风偏闪络率似乎并不高，但是与雷击闪络和操作冲击闪络不同的是，绝大多数风偏闪络是在工作电压下发生的。由于风的

2、连续性，风偏闪络跳闸后一般不能成功重合闸，从而导致了线路的停运。运行经验表明，目前的风偏闪络率指标已不能满足线路安全运行的要求【l卅。风偏闪络事故是电网正常运行的重大安全隐患，且线路因风偏闪络跳闸后重合闸不易成功，严重影响了电力系统的安全稳定运行，因而造成重大的经济损失。绝缘子串和跳线的风偏角过大是产生风偏闪络事故的直接原因，因此高压输电线路绝缘子串和跳线的风偏受到研究和工程领域的广泛关注。深入研究输电线路绝缘子串和跳线的风偏角以及导线到杆塔之间的最小空气间隙，并对线路抗风偏闪络性能进行评估，对提高电网的安全运行和线路杆塔设计水平都有重要的工程实际意

3、义和技术经济效益。高压架空输电线路外绝缘水平主要取决于架空输电线路的工频电压、操作过电压和雷电过电压。对于输电线路而言，绝缘子串长以及悬垂绝缘子串和跳线风偏角的确定，是塔头尺寸确定及结构设计的基础，直接影响线路工程造价和运行可靠性。随着我国“西电东送”工程的实施，超特高压的输电线路建设将会越来越多，对悬垂绝缘子串和跳线抗风偏能力的要求也越来越高。因此，研究输电线路的风偏现象对高压输电线路杆塔塔头设计以及安全稳定运行具有重要的意义。随着我国特高压电网的建设，将会越来越多的直流+800kV及交流1000kV西南交通大学硕士研究生学位论文第2页级以上的输电

4、线路投入建设及使用。根据国家电网规划研究，2020年为满足“全国联网、西电东送、南北互供”的需要，将构建由百万伏级特高压电网组成的全国主干网架。由于特高压输电线路绝缘子串较长(一般10m以上)，因此对其抗风偏性能要求也就更高。晋东南～南阳～荆门1000kV特高压交流试验示范工程将于今年建成投产f5】，该工程是我国特高压电网建设的又一重要里程碑，其抗风偏闪络性能的高低是关系到其能否安全稳定运行的重要因素之一，因此对其抗风偏闪络性能进行准确计算是十分必要的。1．2国内外研究现状国内外在风对输电线路作用的研究大多是针对输电线路的舞动和风振方面的研究，而在绝

5、缘子串及跳线风偏方面的研究还比较少。风偏与舞动主要原因都是由风作用到线路上引起的，但是它们之间却有着很大的区别，发生舞动的风速主要集中在5m／s---"10m／s之间，约占所有舞动情况中的50％，且在30m／s以上的风速下几乎没有舞动记录；但是对于风偏来说，风速越大风偏现象就越严重，发生闪络的概率也就越大，且导线舞动多产生于平原开阔地带，而风偏闪络故障却多发生于微地形、微气候等易形成大风地区。．目前国内对输电线路风偏计算方法研究还不是很多，重庆大学与西南电力设计研究院曾研究过动态风作用下悬垂绝缘子串的风偏模拟计算【3，61。其采用有限元软件ABAQU

6、S对悬垂绝缘子串在动态风作用下风偏响应进行了分析。吉林省电力勘测设计院1980年做过悬垂绝缘子串与跳线在风洞(8x6m2)中的试验【7】。根据风洞截面的具体情况，分别对导线、绝缘子串和跳线进行试验，然后再进行导线和绝缘子的组合试验，测得相关数据564组，给线路设计提供了一定的参考作用。针对风压不均匀系数口取值偏大问题，中国电力科学研究院曾在1980年做过悬垂绝缘子串风偏角的实Nt81。其把风偏角测试仪安装在锦州220kV输电线路的杆塔上进行了2年的长期测试，得到一批关于风偏角和风速风向的记录。通过对数据进行处理得到风压不均匀系数口=0．69，这个数值

7、在当时是低于我国规程推荐值，但高于德国实测数据计算出的口值。目前风压不均匀系数取值也存在较大争议，但这次争议主要是认为风压不均匀系数取值偏小以致造成风偏闪络故障率增加。虽然国内还有很多文献对我国输电线路中风西南交通大学硕士研究生学位论文第3页偏现象进行计算分析，但都缺乏深度【9．151，仅对事故进行了简单的分析。国外关于风偏计算方法的研究基本围绕绝缘子串到杆塔最小空气间隙及输电线路到其他物体最小空气间隙来进行分析计算。JohnG—St．Clair在文献[16】给出了风偏状态下导线到建筑物或其他物体时最小空气间隙的计算式，并给出算例。AllenL．Cl

8、app．在文献[17]中介绍了三种输电线路绝缘子串风偏角的计算方法，即：①弦多边形法，虽然此种方法比较准确，