500kV输电线路风偏评估及防治措施.doc

500kV输电线路风偏评估及防治措施国网四川省电力公司检修公司丙昌运维分部摘要：500kV输电线路发牛.风偏故障往往会给输电稳定运行带来影响木文就输电线路的风偏故障进行了分析和评估，提出有效的防治措施，以降低线 路风偏事故率，达到提高线路安全运行水平的目的关键词：输电线路；风偏；防沿引言输电线路的风偏故障一直是影响线路安全运行的重要问题之一，尤其是 500kV及以上电压等级的骨干线路，如果因为风偏而发生跳闸等问题，将造成大 面积的停电输电线路风偏评估体系依据特殊地形、微气象环境及线路设备相关 参数，反演推算出绝缘子串和档中导线抗风偏能力，形成了对已运行线路进行防 风偏能力主动评估的新方法，自动提出了针对性治理策略，实现风偏治理1 500kV输电线路风偏故障1.1故障类型概述风偏故障主要是输电线路处于大风天气下时，其导线与杆塔、拉线、树、竹、建筑物等（地电位体）以及其他导线之间空气间隙小于大气的击穿电压，从 而造成跳闸等故障风偏故障的主要类型括直线杆塔绝缘子对塔身或拉线放电; 耐张杆塔引流线对塔身放电；导线对通道两侧建（构）筑物或边坡、树竹木等放 电1.2风偏故障影响因素输电线路的放电杆塔区域可能遭遇强风，或伴有大到暴雨天气，杆塔构 架或金只、导线均有明显的电弧烧伤痕迹；重合闸成功率仅有25%,强风消失后 均试送成功。

造成风偏故障分为外因和内因，外因是指自然因素，例如强风使导 线在水平方向发生大幅度摆动，雷雨天气下空气放电间隙距离变大，导致导线与其他地电位体之间距离小于导线放电间隙圆半径，引发风偏放电内因是输电线 路抵御强风能力不足，设计阶段对线路走廊内微气象掌握不充分，施工阶段对导 线驰度紧固不到位，运行中风偏角计算对实际气象条件考虑不全面，导致线路不 满足防风偏放电的要求，在强风作用下线路风偏概率变大2 500kV输电线路风偏故障评估与防治实例分析2.1故障概况某500kV线路A相故障，重合不成功故障巡视发现该500kV线路37 号塔A相（边相）导线有明显烧伤痕迹，对应靠近A相导线的铁塔上曲臂主材、 斜材均有明显放电烧伤痕迹因台风过境，故障吋段为人风天气，线路附近鸭棚、 树木均出现不同程度的被大风吹倒的现象，结合导线、塔材上的放电位置及痕迹 特点，初步判断为A相导线发生风偏故障导致A相接地短路跳闸2.2具体的故障情况（1）故障杆塔基本情况37号故障杆塔位于某县一个村庄内，伫立于一块水田中，海拔高度为 12.1m,周边地势较为平坦，线路走廊情况较好，周围多为低矮的小树，无高大 繁密树竹37号故障杆塔为ZB1V型铁塔，呼称高为33 m，导线采用 4×LGj-400/35型钢芯铝绞线，边相采用单联上扛式悬垂绝缘子串，绝缘子 为28片盘形玻璃绝缘子,绝缘子串重为219.65 kg,串长为4.96 m（28×0.155 m+0.620m）o该杆塔按典型V类气象区的设计，设计最大风速为27 m/s （离地 高度10 m的风速）。

故障塔塔头尺\T如图1所示2）所处耐张段情况37号塔所处的耐张段为34-41号塔，37号水平档距为440 m，垂直档 距为426.52 m,耐张段代表档距为438.07 m2.3故障杆塔风偏校验2.3.1风偏校验计算公式在典型V类气象区的设计气象条件下，利用matlab37号塔的边相进行 风偏校核计算1) 绝缘子串的风偏角计算其中：Φ-悬垂绝缘子串风偏角，(°); Pl-悬垂绝缘子串风压， N/mm2； G1-悬垂绝缘子串重力，N; P-相应于工频电压、操作过电压及雷电过电 压风速下的导线风荷载，N/m； W1-导线自重力，N/m； LH-悬垂绝缘子串风偏角 计算用杆塔水平档距，m; LV-悬垂绝缘子串风偏角计算用杆塔垂直档距，m; a- 塔位高差系数；T-相应于工频电压、操作过电压及雷电过电压风速下的导线张 力，N(2) 悬垂绝缘子串风压(PI)计算其中：V-设计采用的10 min平均风速，m/s； A1-绝缘子串受风面积，m2(3) 导线及地线的水平风荷载标准值和基准风压标准值计算：其中：WX-垂直于导线及地线方向的水平荷载标准值，kN2.3.2风偏校验计算结果各工况条件下该故障杆塔的环境参数设置见表1。

根据节杆塔参数和相 关公式，通过matlab软件进行计算，得到各工况下绝缘子串的风偏参数，如表2 所示根据计算结果，各工况下故障杆塔A相悬垂绝缘子串风偏仿真如图2、 3、4所示根据图示，在工频工况、操作过电压工况和雷电过电压工况下，A相悬垂绝缘子串风偏间隙圆离塔材均没右和塔材相切或者相交2.4风偏故障吋的运行工况分析通过对故障杆塔的防风偏校验分析，可以得出故障吋段的风速超出了设 计最大风速，但是还不能确定是在何种工况下发生的风偏故障，因线路无检修操 作，因此仅需考虑在工频电压或雷电过电压两种工况图3操作过电压工况下的A相风偏间隙圆图4雷电过电压工况的的A相风偏间隙圆(1) 在工频电压工况下，根据《电力工程高压送电线路设计手册》，设 置最小空气击穿间隙为1.2 m,并留有0.2 m的裕度通过计算，发生风偏故障 的临界风偏角为49.2°，临界风速为28.9 m/s，通过查询故障吋段的天气情 况，受7级台风影响，风速17〜20m/s，未达到该临界风速2) 在雷电过电压工况下，根据《电力工程高压送电线路设计手册》， 最小空气击穿间隙设置为3.3 m,并留有0.2 m的裕度通过计算，当间隙圆与 塔身刚好相切，即发生风偏故障的临界风偏角为22.3°,临界风速为14.3 m/s(离地高度10 m风速)，故障时段风速为17〜20m/s，超出了雷击工况下的风偏 临界风速。

通过查询雷电定位系统数据发现，在故障吋段前后lmin内，故障杆 塔37号塔附近落雷个数达13个，且雷电流幅值均超过该杆塔的绕击耐雷水平 结合故障吋段天气情况可以判断：37号塔的风偏故障是边相导线在超过14.3 m/s的风速下发生一定的风偏角，同吋遭受雷电绕击的情况下，导线与塔身空气 间隙被击穿导致线路放电跳闸2.5总结和建议(1)此次500kV线路风偏故障杆塔的A相导线对塔材防风偏设计满足 《110kV-750kV架空输电线路设计规范》(GB 5054-2010)要求发生风偏故障的原因是A相导线在超过设计最大风速(雷击工况)下发生一定的风偏角，同时遭 受雷电绕击的情况下，导线与塔身空气间隙被击穿导致线路放电跳闸2)改建线路应做好风偏校核工作，对风偏校核不满足反措相关要求 的杆塔应及吋进行改造，调爬增加绝缘子片数时，应对每基杆塔绝缘子串对塔身 各种工况下的风偏间隙进行校验，选择合理的防风偏措施3输电线路的防风偏预防措施 3.1加强相关资料收集加强新建输电线路设计中运行环境的勘测和资料收集工作，对线路的气 象、微气候方面做深入的调查，特别对出现过局部微气候、人风、舞动等特殊条 件的地区运行单位要及吋向设计单位提供相关资料，使线路工程设计吋能够确切 掌握各方面的设计参数；冋吋设计、建设、运行等单位要对线路工程的初设、施 工图进行严格审査，及吋发现并提出问题，以便设计进行验算和更改。

运行部门 特别要对风偏故障区域的新建输电线路进行风偏校验，加强导线跳线的验收，测 试跳线松弛度和对塔身浄空距离，检查导地线弛度，线路周围构筑物、树木等风 偏距离是否满足运行要求对已经运行的线路，安装气象监测系统加强运 行管理，砍剪树木、竹子确保线路导线在最大弧垂或最大风偏后与树、竹之间 的安全距离500kV线路不小于7米及吋发现或制止线路附近新建房屋确保边导 线与之最小距离500kV线路不小于8.5米3.2进行防风偏改造(1) 输电线路的防风偏技术改造按照风偏故障主要类型可将防风偏 改造分为3类，即耐张杆塔引流线防风偏改造，直线杆塔中相绝缘子防风偏改造, 交叉跨越段防风偏改造2) 耐张杆塔引流线防风偏改造根据实际运行监测数据调整改造防 风偏措施如设计吋没冇悬垂绝缘子串的引流线，加装悬垂绝缘子串如设计吋 只有单挂点单联悬垂绝缘子串的引流线，改成双挂点单联悬垂绝缘子串针对耐 张杆塔引流线对塔身放电，提出采取引流线托架下拉的防风偏措施由于跳线在 遭受顺向大风的情况下上下、左右歪扭，造成一侧引流线与塔身距离过近，采取 引流线托架下拉的防风偏措施改造方案，将引流线托架用4串一6串(试现场实 际情况而定)复合绝缘子下拉至杆塔下横担处。

经过下拉固定，在出现大风吋引 流线托架不会向左右或者上下大幅度摆动，从而达到防风偏的要求，从根本上避 免了线路风偏跳闸3) 直线杆塔中相绝缘子防风偏改造对于新建线路采用双联“V”形 串配置，这种方法不适用于旧线路改造；对于新建线路、技改线路均可采用在绝 缘子下端安装重锤，通过增加绝缘子的重量限制绝缘子的摆动以达到防止风偏闪 络，但此种方法对改善绝缘子串风偏的作用有一定的限制4) 交叉跨越段防风偏改造对位于偏僻山区或行人较少地区的输电 线路，如果该区域风力特别强，风偏闪络经常发生，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,而且占地面积较大， 安全防范措施成本高若要彻底解决风偏不足问题，则需要结合停电计划对杆塔 进行加高处理，抬高导线平均高度，从根本上杜绝风偏事故发生结语输电线路防风偏故障的防范应当做好现场大风地理特征的调査，加强对 导线松弛、交跨安全距离不足等进行测量、统计对重要线路、特殊区域进一步 加大巡视力度，实时监控线路的运行状况，及吋制定防范措施，从而对输电线路 防止风偏故障能够起到一定的积极作用参考文献：［1］ 肖东坡.500kV输电线路风偏故障分析及对策［」］.电网技术，2009，33(5) ： 99-102［2］ 吴正树.500kV输电线路风偏闪络分析［儿广西电力,2009，32 (1)：29-31［3］ 杜毅.500kV输电线路风偏闪络思路探索［」］.中国科技纵横，2014, (24)：156-156［4］陈景彦白俊峰.《输电线路运行维护理论与技术》.中国电力出版社， 2009。