输电线路风偏故障分析与防范

输电线路风偏故障分析与防范

由于近年来石嘴山地区大风天气较多，该地区110-220kV线路发生多次大风跳闸故障。针对故障原因，笔者对大风天气与地区线路运行条件进行深入分析，提出了地区电网防风偏治理的方案。

标签：线路；风偏故障；防范

1风偏故障类型及特点

1.1 风偏故障类型及故障统计

风偏故障是输电线路在大风天气下导线（带电体）与杆塔、拉线、树、竹、建筑物等（地电位体）之间或其他相导线的空气间隙小于大气击穿电压而造成的跳闸故障。风偏故障不能消除或发生相间短路时，会扩大事故范围。

风偏故障主要类型有直线杆塔绝缘子对塔身或拉线放电，耐张杆塔跳线引流对塔身放电，导线对通道两侧建（构）筑物或边坡、树竹木等放电现象。

以石嘴山地区输电线路运行记录为例，2009-2011年输电线路间共发生风偏故障17次，发生风偏故障的线路主要为110-220kV线路，其中220kV线路风偏故障11次，占风偏跳闸故障的64.7%，110kV线路风偏故障6次，占风偏跳闸故障的35.3%。由于近年来大风天气持续增多、微气候气象条件的不断变化，输电线路风偏故障不断发生，对电网的安全运行也带来了严峻考验，因此对输电线路风偏故障的防治必须引起高度重视。

1.2 输电线路风偏故障特点

1.2.1 气象条件发生明显变化。根据石嘴山地区电网2001年-2011年间110-220kV线路风偏跳闸数据，可以知道2001年-2009年间110-220kV输电线路风偏故障较少，而2010-2011年间该地区风偏故障次数显著增加，调查气象资料，2001年-2009年地区最大风速为21m/s，而2010-2011年间地区瞬时最大风速为30m/s，地区瞬时最大风速有所增强。

1.2.2 风偏跳闸时间具有规律性。石嘴山地区发生风偏跳闸故障主要集中在每年12月至次年4月，该时间段为西北地区大风季节。此外，该地区电网110kV 及以上架空输电线路并非每年都会发生。某些年份的线路风偏故障往往非常严重。如2003年～2005年，该地区电网未发生过110kV及以上架空输电线路风偏故障，而2010年输电线路风偏故障次数占到近10年风偏故障总数的41.17%。

1.2.3 发生风偏故障线路杆塔相对较为集中。根据跳闸运行记录，该地区输电线路风偏故障多发生在沿山风口地段。

2 输电线路风偏故障影响因素

2.1 最大设计风速对风偏角的影响

石嘴山地区西麓紧靠贺兰山，沿山地段有多处风口区，当大风天气发生时，特别是西北风，在受贺兰山山体阻挡后，在峡谷口、隘口等处，则会由于气流的翻越、缩口效应使得风速增加。具体来说，当气流由开阔地区进人山地峡谷时，气流的横截面积减小，形成了缩口效应。由于空气质量不可能在峡谷堆积，因此气流加速前进形成强风，当气流顺着山谷流动时，由于谷地中流区的压缩，其风速比平地加强，即产生所谓的狭管效应，谷地越深越窄，风速增强越多，而这种峡口风速由于缺乏必要的监测手段，其瞬时最大风速未能取得有效数据。气象部门所提供的资料为地区监测站的最大风速，与峡口出风口处的最大风速存在一定的差异。设计部门在最大设计风速的选取上按照地区气象资料按照某一标准进行换算选取，其瞬时风速最大值小于狭风带地段最大风速值，可能造成输电线路风偏距离不满足要求而发生跳闸事故。

2.2 杆塔选型对风偏的影响

在杆塔选型上，近年来杆塔结构不断优化和国家电网公司杆塔典型设计的深入应用，新架线路杆塔结构已得到广泛认可，在输电线路防风偏等方面已通过验证，其耐张（转角）杆塔横担结果的优化更利于跳线安装和风偏故障的防范。在典设杆塔未广泛应用之前，各地区线路杆塔的选型标准存在一定差别，老旧线路部分耐张塔横担因其外侧横担较窄，部分转角塔引流线采用单挑方式，其在强风作用下引流线由于软连接易发生扭动而造成导线对塔身安全距离不足而导致放电等潜在缺陷不能满足现阶段最大风偏距离的要求。

2.3 施工工艺对风偏的影响

在输电线路架设过程中，每个施工队由于人员素质、技术水平不同在进行铁塔组立、附件安装、引流制作等方面都存在一定差异。如引流线制作过大或过小等缺陷如验收不能及时发现，缺陷未能及时消除，线路运行中该缺陷其对风偏均有一定的影响。引流线制作过大而又未安装跳线串，在大风天气下发生摆动时易造成导线与塔身安全距离不足而发生跳闸事故；引流线制作过大虽安装跳线串但由于悬垂线夹提升其线夹两侧导线因下垂同样也会因风偏距离不足而发生跳闸事故。引流线制作过小而未安装跳线串，在大风天气下发生大幅度摆动，当超过放电间隙时会对横担发生放电；引流线制作过小且安装跳线串，但由于跳线串长度大于引流线与横担的垂直距离而发生最下端绝缘子上扬，在大风天气下易发生弹簧销应挤压而退出，造成线夹与碗头脱离，也易会对发生引流对横担放电。

3 输电线路风偏故障的防范措施

3.1 输电线路风偏故障的防范原则

3.1.1 无论是新架线路还是老旧线路，当风偏故障频发，应对线路设计风速

进行验证，核实最大风速的选取是否满足线路运行的气象条件。

3.1.2 验算风偏角、风偏距离。正确验算检查带电体与塔头、塔身、拉线的空气间隙；导线与周围建筑物、构筑物、边坡、树竹的空气间隙。

3.2 输电线路风偏故障的防范措施

3.2.1 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、大风、舞动等特殊条件的地区运行单位要及时向设计单位提供相关资料，使线路工程设计时能够确切掌握各方面的设计参数，同时设计、建设单位、运行等部门对线路工程的初设、施工图要严格进行审查，及时发现、提出问题，以便设计进行验算和更改。

3.2.2 设计阶段对于30度及以上转角塔的外角侧宜使用双串瓷或玻璃绝缘子，以避免风偏放电。干字型耐张塔的跳线宜采用两个独立挂点的双串绝缘子悬挂，并使用跳线托架，两串绝缘子之间应保持足够间距（不易小于1米），以防止跳线摇摆。跳线串不宜采用合成绝缘子，并根据具体情况考虑是否加装重锤。当线路投运后再更换不同型式的悬垂绝缘子串时（如将瓷质绝缘子更换为合成绝缘子时），应对风偏角重新校核。

3.2.3 小于15度的转角塔内角侧宜加装跳线串；小于45度的转角塔外交侧宜加装跳线串；45度及以上转角塔的外交侧跳线宜采用两个独立挂点的双串绝缘子悬挂，两串绝缘子之间应保持足够间距（不易小于1米），以防止跳线摇摆。干字型耐张塔的中跳线在耐张线夹对垂直面的引出角度应在60度-90度之间，以保持跳线与绝缘子之间的距离。双分裂导线两跳线间应采用间隔棒。

3.2.4 把好新建线路竣工验收关，严格线路验收标准。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净空距离，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。

4 结束语

本文对输电线路常见风偏故障进行了综合分析，总结了风偏故障的基本特点，分析了诱发风偏故障发生的主要因素，结合多年防风偏经验，提出了输电线路风偏故障的主要防范措施，对输电线路防止风偏故障的发生起到一定指导和借鉴意义。

参考文献

[1]国家电网公司[S].110～500kV架空输电线路设计规范.

[2]国家电网公司生产技能人员职业能力培训专用教材-输电线路运行[M].中国电力出版社.