电网输电线路风偏跳闸机理分析及治理策略分析

电网输电线路风偏跳闸机理分析及治理策略分析

发表时间：2018-10-18T15:03:36.820Z 来源：《电力设备》2018年第18期作者：续正义

[导读] 摘要：输电线路在运行过程中容易受到自然灾害的侵袭，台风就是其中一个重要的影响因素，这种现象的存在严重的影响了我国电力运输的稳定性,为此本文通过对我国大部分地区的输电线路风偏跳闸机理进行分析，并提出相应的治理策略。

(国网山西省电力公司河曲县供电公司山西省 036500)

摘要：输电线路在运行过程中容易受到自然灾害的侵袭，台风就是其中一个重要的影响因素，这种现象的存在严重的影响了我国电力运输的稳定性,为此本文通过对我国大部分地区的输电线路风偏跳闸机理进行分析，并提出相应的治理策略。

关键词：输电线路；风偏跳闸；跳闸机理；治理措施

引言

在电力系统中,输电线路能够将发电站、变电站以及负荷点连接在一起,是电力输送过程中的关键环节。由于输电线路大部分处于野外环境中,经常会受到恶劣气候条件的影响,包括雷击、覆冰以及台风等,受到这些自然灾害的影响,输电线路容易出现故障,影响电力系统的正常运行。因此,我们必须对输电线路灾害机理进行深入的研究,并根据这些灾害机理采取有效的防治措施,降低自然灾害对输电线路的影响,提高电力系统的安全性与可靠性。

1风偏案例分析

某地区110kV线路在一次强风暴雨天气中出现事故,其光纤纵联保护动作跳闸,重合闸的动作失败,而且与其并列的线路收到了双高频保护动作,重合闸动作失败。光纤和高频零序保护动作先后出现了三相跳闸的问题,重合闸没有任何反应。运行人员对两条线路进行了检查,发现塔身出现了放电,引起跳闸的原因为杆塔的导线受到了强风破坏,导致塔身拉线出现发电。故障发生地点距离档距500m,杆塔导线的挂点高为50m。对输电线路所在区域的气温、湿度、风速等问题进行分析。按照当时的气象数据分析,属于最大风时,大风方向与导线垂直。此时,导线的位移是19.34m。在对风偏情况进行分析时,导线与周围物体的距离应该在5m以上,但是,其安全距离达不到要求。所以输电线路事故原因是导线与杆塔的距离过近,导致强风天气时导线和杆塔接触。

2输电线路风偏跳闸的特点

从风偏跳闸的名字就可以看出其主要的影响因素就是强风,我国现阶段的电力运输技术已经能够抵抗一定的风力作用,所以出现风偏跳闸的地区大部分都是气候复杂多变且存在强风天气的地区。风偏跳闸发生的原理就是因为风力过于强劲使得输电线路杆发生错位从而导致输电设施的间距变小。另外在强风天气中往往伴随着降水,此时的空气电阻将会偏低,极大的容易造成电路间发生短路现象,从而出现风偏跳闸现象。从中可以看出风偏跳闸的影响因素中有着地形的影响,如果地形平坦,那么输电线间的距离就可以设置成相对安全的距离,使得在强风天也难以发生跳闸现象。

3风偏跳闸机理分析

在台风放生时,输电线路受到强风的影响主要体现在以下几个方面:首先,受到台风的影响,导线与地线会出现舞动现象,严重时会造成断线或倒塌故障。其次,在强风的作用下,输电线路中的导线与铁塔之间,导线与导线之间的空气间隙距离会减小,如果间隙距离的电气强度无法承受系统最高运行电压,就可能会出现击穿放电,就是风偏闪络故障。输电线路在发生风偏后,会造成闪络、跳闸、停运等故障,尤其是500kV及以上电压等级的输电线路,如果线路中出现风偏闪络故障,就会影响电力系统的正常运行,无法保证电力的正常供应。输电线路的风偏现象不仅会造成电气破坏,而且会导致铁塔、绝缘子串、金具、以及横担等设施受到机械破坏,严重时会引发输电线路中的铁塔倒塌等事故。与输电线路受到其他自然灾害的影响而发生跳闸故障相比,风偏现象引起的跳闸复合成功率不高,如果出现风偏跳闸故障,就会有很大概率造成输电线路无法正常运行,严重影响输电线路的正常运行,需要采取安装阻尼线、防振锤、护线条以及分裂根数等方式来提升输电线路的抗风偏性能。

4输电线路风偏跳闸治理策略

4.1弧垂和风偏角计算

输电线路绝缘配合设计,实际上就是确定输电线路导线(带电体)在工频电压、雷电过电压和操作过电压情况下与邻近接地体间的各种空气间隙。(1)确定合理的杆塔头部间隙和拉线配置,使导线在各种运行工况下与杆塔构件和拉线保持足够的绝缘裕度。(2)合理选择线路路径、排定杆塔位置,使导线在各种运行工况下与山体边坡、交叉跨越物、邻近建筑物等保持足够的安全净距。(3)合理配置杆塔型式、导(地)线型式和运行张力,在各种运行工况下,使相导线、导线与地线之间保持足够的安全净距。同时,还要计算导线弧垂f和风偏角θ。当线路气象条件不变时,影响风偏角的主要因素是水平档距和垂直档距。如果在线路设计中,杆塔垂直档距过小,则风偏角将有可能超出临界值。

4.2对风偏特性进行研究

首先,风偏静态特性研究。风偏静态特性通常不考虑动态载荷对风偏的瞬时影响,研究时只考虑在静态平衡状态下的风偏状态。其次,风偏动态特性研究。风偏动态特性则需要考虑到载荷对风偏的瞬时影响,这种研究更加贴近输电线路的实际运行状态,但获取相关气象动态数据的难度较大。

4.3安装防风固定线

对于气候多变的区域可以利用防风固定线对输电线路进行固定,减少线路在强风天气中的位移现象,能够有效的控制输电设备间的电阻,减少电压击穿的现象。在进行防风固定安装时最为重要的就是利用直线杆塔防风拉线在悬垂线和地面的夹角处安装的旋转挂板,以增加线路的重,并能够起到很好的复制效果。所以在工程建设过程中或者日常的维护中都需要对该设施进行相关的检查,对于因为在强风中被拉坏的线路进行相关检修和替换,保障输电网络的正常运行。

4.4采用V形串绝缘子组合

架空输电线路发生风偏故障的杆塔塔型以直线塔为主,将直线杆塔悬垂绝缘子串改造成V形串绝缘子串,可增加导线和绝缘子的横向约束,防止导线和绝缘子在强风作用下向杆塔倾斜,降低风偏故障发生的几率。V形串合成绝缘子在500kV紧凑型输电线路中已得到广泛应用,防风偏效果良好。但采用V形串绝缘子也有其不足,由于局部地区大风、强对流极端天气频发,风力过大和风向的变换使V形串合成绝缘子受力不合理而损坏,导致V形串绝缘子发生掉串事故。因此,对V形串绝缘子要加强巡视检查。

4.5落实直线杆塔防风偏要求

(1)正确选用杆塔型式和子导线排列形式。在风力较大或易出现恶劣气象的地区,应选择空气间隙和摇摆角较大的塔型,优先选用V型串结