沿海架空输电线路直线塔风偏故障研究与防风措施探析

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1、沿海架空输电线路直线塔风偏故障研究与防风措施探析　　【摘要】计算分析了沿海地区架空输电线路风偏故障原因，通过实例介绍了沿海线路直线铁塔防风改造的方法、措施和应用情况。【关键词】架空线；风偏；故障；分析；措施1.线路因风偏故障跳闸情况据统计，2008年江门电网受台风影响引起的线路跳闸约占跳闸总数的41%。尤其是直线铁塔风偏故障因其故障后重合成功率较低，而台风出现的季节正值迎峰度夏期间，这不仅影响区域供电，而且容易引起电网振荡甚至解列，给电网的安全运行带来较大危害。如：2008年9月24日凌晨，受第1

2、4号台风“黑格比”（最大阵风：50m/s）影响，位于沿海的220kV铜唐甲乙线等四回线路相继故障跳闸共23次，其中两回重合不成功的故障均发生在Z633、Z634型直线塔。2.线路风偏故障分析7风速是导线风偏的必备条件，不同风速有不同的影响，风速在5-25m/s（4～8级）时易发生导线跳跃，但在二级气象区内一般不会导致故障发生；大风（特别是阵风）易使导线发生不同期摆动，可能发生对附近物体或塔身的放电。特别是在微气象地区，当风向垂直导线轴向夹角大于45°时，易形成摆动发生风偏。从线路故障点来看，由于地

3、形抬升、气象变化显著，风向与输电线路接近垂直，并在该区域形成风力加速。而气象部门测得的风速值一般是10min的平均值，远无法代表故障点当时的风向和风力，这导致线路风荷载的大幅增加，故障点杆塔局部风速可能超过设计最大风速或出现向上提升导线和绝缘子串的龙卷风（故障点附近强风造成许多大树折断现象），使塔头空气间隙减小；同时由于雨天空气湿度较大，空气绝缘强度降低，两方面的原因相互作用造成导线对塔身放电，造成线路跳闸。在线路故障点查找中，证明了上述推测的正确性。影响线路故障跳闸的其它因素：设计对恶劣气象和局

4、部地区微气候影响估计不足，耐张塔设计中引流线设计不合理，引流线过长或跳线绝缘子串为不稳定结构，也是造成风偏跳闸的原因之一。由于风偏而导致的线路跳闸，重合闸有75%的概率不成功，强风消失后均试送成功。因此对发生了故障的线路，耐张塔跳线加装跳线绝缘子串和重锤，直线塔的绝缘子串加装重锤，否则还要对故障杆塔进行加高更换；对于已调爬或换装了加长型合成绝缘子的架空输电线路则结合所在区的气象条件全面校验风偏间隙；对档距中的树木、边坡等亦应校验风偏。3.导线风偏计算分析3.1直线杆塔风偏计算73.1.1风偏量计算

5、依据导线风偏量的计算公式为：3.1.3风偏量计算分析计算方法：先利用计算导线风荷载和绝缘子串风荷载，代入导线风偏角计算公式，最后再代入风偏量计算公，求出风偏量。本文以220kV铜水线#7塔（Z634-33塔型）为例进行工频电压情况下的导线风偏计算。计算过程如下：（1）绝缘子串风荷载：参照以上方法可计算出线路在雷电过电压、操作过电压情况下导线风偏角。同理可计算出Z633、Z634塔型塔头导线风偏情况，风偏角如图1所示。从计算结果可以看出，在三种气象条件下，导线与横担、导线与横担的最小空气间隙安全距离

6、裕度较小，而江门市沿海地区遭受台风正面袭击的几率较大，中心最大风力往往超过12级（30m/s）以上，且受地形条件的因素影响，大风的影响时间长。上述三条线路的直线塔因台风引起的跳闸足以说明：设计标准较低，不能保证线路安全运行。3.2影响风偏的主要因素7从计算公式和计算结果分析，影响直线杆塔风偏的主要因素中，导线应力、线路的档距、弧垂点与故障杆塔距离、悬垂串重量等均有着密切的关系。在超设计风速和不规则的导线舞动作用，绝缘子极易带动导线摆动，当对塔头空气距离小于最小放电间隙时时，都可能形成导线风偏。值得

7、注意的是，在计算校验风偏中，由于使用了合成绝缘子，其重量的减小和串长的增加对垂直档距高海拨地区均是不利的，在计算允许摇摆角满足要求的情况下，容易发生风偏。4.预防和控制导线风偏的探讨4.1国内风偏情况简介从造成风偏故障的起因分析，主要有三种情况：①一般是由于设计先天可能存在的缺陷，发生概率较少；②设计中不存在问题，但运行中证明该类塔型却屡屡发生风偏故障，如某省电网的220kV耐张JG1型塔和在进出线垂直变水平中的ZM型塔，为此，目前绝大部分GJ型塔已进行了双挂点改造，ZM塔进行了V型串改造；③故障

8、段垂直档距小，高差系数大的微地形微气象区易发生风偏，在我国云南、贵州等地山区的微地形气象区时常发生，运行实践证明必须加辅助措施（如重锤）才能降低再次风偏的可能。由于风偏故障的发生常常带有明显的随机性，目前国内专家曾提出过一些对策，但还未达到象防雷防污那样成熟的程度，总的来说，不论从理论还是具体的实施上均在进一步深入研究当中。4.2预防和控制风偏措施探讨（1）输电线路进行局部的改造时，如加塔或更换合成绝缘子，根据所选塔型必须进行风偏角的校验，计算应满足要求且留有裕度，裕度的大小应结合