关于风偏引起线路跳闸的故障分析及对策措施

关于风偏引起线路跳闸的故障分析及对策措施

摘要：输电线路的风偏闪络一直是影响线路安全运行的因素之一，与雷击等其他原因引起的跳闸相比，风偏跳闸的重合成功率较低，一旦发生风偏跳闸，造成线路停运的几率较大。本文对110kV线路一起风偏造成的跳闸事故进行了原因分析，并提出了相应的对策措施，对于降低输电线路风偏闪络故障率，提高输电线路的安全运行水平有所帮助。

关键字：风偏；闪络；跳闸；对策措施

0 引言

对输电线路风偏闪络引起的故障及事故分析原因，进行调查统计，研究并制订相关防治措施，对降低输电线路风偏闪络故障及事故率，提高输电线路的安全运行水平很有意义。经统计，输电线路风偏跳闸按放电形式分，对杆塔放电的比例最大；按塔型分，耐张的比例最大。本文将对此类故障试作分析。

1 故障情况

2006年7月1日11：45分盘钢#1线751保护Z01、I01动作，重合不成（B 相，测距4.8kM）,南钢一总降110kV备自投成功。随即组织线路班进行带电查线，查到盘城变附近时，当地居民告知暴风雷雨时前方铁塔有冒火声响。15：54分发现盘钢#1线751 #4塔B相搭头引流线遭雷击弧闪痕迹，并发现盘钢#1线#4塔有放电痕迹，暂不影响运行，向调度汇报要求试送一次。16：20送电线路运行正常。

2 现场情况检查

经现场调查，该塔为耐张塔，杆塔周边为平地，#4塔B相搭头引流线对塔身放电，塔身主材和引流线上均有放电痕迹，未安装跳线绝缘子串，两侧耐张串等高。附近居民反映放电故障发生时段有大风、暴雨活动，持续时间较长。

图一引流线有明显放电痕迹图二塔身亦有明显放电痕迹

3 原因分析

3.1 气候条件

发生风偏闪络的本质原因是由于在外界各种不利条件下造成输电线路的空气间隙距离减小，当此间隙距离的电气强度不能耐受系统运行电压时便会发生击穿放电。

输电线路风偏闪络多发生于恶劣气候条件下，发生区域均有强风出现，且大多数情况下还伴随有大暴雨或冰雹。此次跳闸故障的气象环境就是强风和大暴雨。这样，一方面，在强风作用下，导线向塔身出现一定的位移和偏转，使得放电间隙减小，距离不能满足绝缘强度要求发生放电；另一方面，降雨降低了导线—杆塔间隙的工频放电电压，二者共同作用导致线路发生风偏闪络。在强风作用下，暴雨会沿着风向形成定向性的间断型水线，当水线方向与放电路径方向相同时，导线—杆塔空气间隙的工频闪络电压进一步降低，线路风偏闪络几率增大。

3.2 放电路径

从放电路径来看，输电线路风偏闪络有导线对杆塔构件放电、导地线线间放电和导线对周边物体放电三种形式。

而其中，导线对杆塔构件放电可分为直线塔导线对杆塔构件放电和耐张塔跳线对杆塔构件放电两种。前者导线上的放电点比较集中，后者跳线上的放电点比较分散，分布长度约有0.5-1m。不论是直线塔还是耐张塔导线对杆塔构架放电，在间隙圆对应的杆塔构件上均有明显放电痕迹，且主放电点多在脚钉、角钢端部等突出位置。

3.3 重合闸成功率低

由于风偏闪络是在强风天气或微地形地区产生飑线风条件下发生的，这些风的持续时间多超出重合闸动作时间段，使得重合闸动作时，放电间隙仍然保持着较小的距离；同时，重合闸动作时，系统中将出现一定幅值的操作过电压，导致间隙再次放电，并且第二次放电在放电间隙较大时就可能发生。因此，输电线路发生风偏闪络故障时，重合闸成功率较低，严重影响供电可靠性。

3.4 线路设计考虑因素

输电线路风偏设计多是以纯空气间隙的电气绝缘强度数据作为设计依据，而没有考虑导线—杆塔空气间隙之间存在的异物（雨滴、冰雹、沙尘等）对间隙电

气强度降低的影响。另外，在线路风偏角设计中，如果选取的风偏角计算参数不合适，使得线路风偏角安全裕度偏小，则当线路处于强风环境下，线路发生风偏跳闸饿概率也会大大增加。影响线路风偏角的主要设计参数是最大设计风速、风压不均匀系数、风速高度换算系数等。

因此，在综合分析比较国内外风偏角设计模型及参数选取方法的基础上，选取合适的风偏角设计参数，可提高输电线路抵御强风的能力，降低风偏跳闸故障率。

4 对策和措施

4.1 优化设计参数，提高安全裕度

(1) 在线路设计阶段应高度重视微地形气象资料的收集和区域的划分，根据实际的微地形环境条件合理提高局部风偏设计标准。

(2) 线路设计时，当杆塔上在靠近导线侧存在有脚钉时，即使脚钉方向是平行于导线的，由于脚钉尖端对电场的畸变作用，将使得间隙的放电电压进一步降低。因此应避免在面向导线侧的杆塔上安装脚钉（即使脚钉方向是平行与导线的），同时在悬垂线夹附近导线上也应尽量避免安装其他突出物（如防震锤）。

(3) 对新建线路，设计单位在今后的线路设计中应结合已有的运行经验，对恶劣现象频现的事故多发地区的线路空气间隙适当增加裕度，以减小线路投运后遇恶劣天气时出现跳闸的可能性。另外，在可能引发强风的微地形地区，尽量采用“V”型串，可以明显改善风偏造成的影响。

(4) 对于新建的输电线路工程中转角塔的跳线，风压不均匀系数不应小于1，同时应注意风向与水平面不平行时带来的影响。

4.2 采取针对性措施

(1) 目前杆塔大多按风压不均匀系数为0.61设计，因此在新建工程中为抑制风偏闪络事故率，又兼顾现有定型塔的使用，可以暂时仍按风压不均匀系数为0.61进行杆塔规划，终堪定位时，塔头间隙按0.75进行校验。

(2) 运行中，对发生故障的耐张塔跳线和其他转角较大的无跳线串的外角跳线加装跳线绝缘子串和重锤；对发生故障的直线塔的绝缘子串加装重锤。单串如加重锤达不到要求，可将其改为双串倒V型，以便加装双倍重锤。安装重锤时，应尽

量避免在悬垂线夹附近安装。

4.3 加强防风偏闪络针对性研究

(1) 综合考虑风偏闪络故障及事故率，对风压不均匀系数的取值进行修正。

(2) 与各地气象检测部门密切配合，开展不用地形特征下不同高度的风况观测，分析研究其间关系后确定风俗的各设计参数。研究地形对风向与水平面夹角大小的影响。研究微地形特征对风速大小的影响。探讨设计中气象条件的选定条件（各种不利气象条件的组合、风偏计算中的参数等）。

(3) 根据地域特征，不同地域可选择不同的风偏设计参数及模型。

(4) 对现有风偏角计算模型进行修改，考虑风向与水平面不平行与导线摆动时张力变化对风偏角及最小空气间隙距离的影响。

5 结束语

从此例故障的分析和制定防范措施的过程中，我们认识到：造成风偏闪络的原因可以分为外因和内因两方面。外因是自然界发生的强风和暴雨天气；内因是输电线路抵御强风能力不足。因此我们需要从设计参数、运行维护、试验方法等方面分析存在的问题，采取针对性的解决措施和方法，减少输电线路风偏闪络的次数，提高线路的安全运行水平。

参考文献：

1.《电力工程高压送电线路设计》—东北电力设计院

2.《输电线路导线舞动及其防治》—高电压技术