输电线路风偏故障的原因与解决对策

输电线路风偏故障的原因与解决对策

摘要：风偏故障是高压输电线路面临的故障问题，在高风速的影响下，输电线路导线容易发生风偏跳闸现象，影响线路的持续运转，中断电力的持续供应，甚至会引发供电系统的安全故障问题。文章结合具体实例分析了输电线路风偏故障的原因以及解决对策。

1 输电线路概况与故障四周环境

输电线路的风力影响

风力、风速的大小将直接影响导线的风偏，而且风偏会随着风速的加大而严重，风速达到5～25米/秒时，输电线路会出现跳跃，阵风会使导线随风摇摆，甚至对周围物体、杆塔等进行放电，遇到微气象、微地区时，如果垂直的导线和风向之间成角在45度以上，则可能形成摆动，造成风偏故障。

根据该220kV输电线路的实际情况，因为其处于山地地形、地势较高，一边山岭遍布，气象容易发生变化，输电线路走向同风向之间夹角近90度，此区域的风速会越发变大。同时，根据相关部门的监测，以及后期的风速值计算，能够得出故障点的风速势必超出30米/秒，线轴同风向之间的夹角也大于45度。在强风力作用下，输电线路承受过大的载荷，导致塔头空气间隙逐渐变小，形成对塔身的放电闪络问题，导致故障的出现。

风速、风向与风偏跳闸的关系

输电线路实际工作时，风速与风向会在很大程度上影响风偏放电，特别是当风向和线路方向相垂直时，会加剧导线风偏放电问题。

其中线路风压可以通过以下公式来计算：

Wx=1/2αρV2μzμscdLpsin2θ

式中：V代表风速，通过观察公式能够得出：导线风压同风速平方之间呈现

正相关，这就意味着随着风速的上升与增大，线路更易于出现风偏故障，从而造

成巨大的故障问题。

一般来说，线路的风偏故障的发生是由于风向与导线方向垂直时的瞬时风力

所导致的，风速急剧上升，对应的风向会不断变化，也不易引发风偏故障。一旦

风向与导线方向垂直，风速已经远远超越杆塔自身的承受力，则会造成杆塔倒塌，引发风偏跳闸。

图220kV纺织尔线269号塔塔头的图示

要想计算出风偏需要参照杆塔结构、线路参数、风速等一系列数据，对应得

出摇摆角θ、校核间隙距离d，该塔为自立直线塔，塔型号为2D-ZMC3-30。

2 输电线路风偏故障的原因分析

结合以往220kV输电线路风偏故障的经验，再加上线路运行、监管等技术部

门的现场监测、调查，通过分析故障区周围的环境特点、地形特征以及气候条件等，深刻而全面地分析并总结了风偏故障的起因。

第一，雷雨交加、狂风伴随的天气或者常年遭受大风袭击的地区最容易发生

风偏跳闸问题，特别是当某一区域形成了短时稳定强风气候条件时，输电线路就

很容易遭受强风袭击，形成风偏故障。

第二，输电线路、杆塔等上面如果出现十分清晰的电弧灼烧痕迹，则意味着

明显的放电现象。

第三，由于输电线路的风偏运动相对缓慢，有较长的惯性，要远远超出重合

闸时间，重合闸重合不易成功，概率仅达到1/3。

第四，导线对塔身风偏跳闸特征：（1）由于风偏故障所导致的线路跳闸问题，重合闸不易成功操作，相对于避风的山地盆地地形，平原地形的线路杆塔更容易遭受风偏故障，因为平原地区的风向相对平衡、变化不大，而且风速容易超过安全标准；（2）遭受风偏故障的杆塔类型一般呈现为直线猫头型，通常是边相导线对塔身放电，出现这种现象的原因为猫头型塔窗口通常较小，会产生狭管效应，遭受强风袭击，从而引发风偏故障；（3）绝缘子的类型选择十分关键，通常来说，同瓷质绝缘子或玻璃绝缘子相比，合成绝缘子由于构造简单，无法有效遏制风偏，风偏得不到缓冲，直接作用于导线，从而引发风偏放电现象。

遭受风偏故障的杆塔，其垂直档距一般都在300～400米，档距越大，其导线就越容易遭受大风袭击，对应承受较大的风压，从而出现风偏问题。

第五，跳线对绝缘子风偏的影响。对于耐张塔来说，其跳线至杆塔侧第一片绝缘子距离需要控制在～米范围内，实际施工过程中，如果不能有效控制跳线长度，留出的跳线长度过长，导致驰度过大，则很容易造成风偏摆动放电问题。

3 、预防与控制导线风偏的科学方法

3.1加大预防力度

要做好前期的预防工作，就要从输电线路的设计阶段入手，设计工作开始前就要同设计单位、运行部门等建立沟通，确保能够拿到初始材料，重点关注所选的杆塔类型，明确其抗风能力，既要注重塔体的定型，又要确保定质。输电线路设计过程中也要考虑到客观因素，例如地形条件、气象条件等以及输电线路经过地区的气象、气候条件等，必须深入施工现场做好地形勘察与气候条件监测，深入了解并掌握地形地貌特征对风力的影响，同时对特殊的区段、线路采取必要的安全防护措施，控制风力的不良侵袭。

3.2加大对线路的改造力度

输电线路要实施局部优化与部分地区改造，具体的优化改造方法为：增设杆塔，改变绝缘子类型，不再用合成绝缘子，参照所采用的杆塔类型，来对应校验风偏角，必须科学计算，确保达到设计标准，也要留出裕度，要参照以往的运行

经验来对应决定裕度大小，部分杆塔可以加装防风偏拉线或防风偏横担，保证导

线与杆塔主体的安全距离。

3.3根据实际情况对应决定耐张塔的跳线

要切实根据实际情况、面临的具体问题来对应决定耐张塔的跳线，其中要重

点考虑导线的类型，如果是分裂导线，其引线的改造适合选择特殊的链接模式，

最合适的为角钢、双并沟线夹链接。因为直线搭线夹会长时间承受载荷力，应该

选择V型串。

同时要重点关注合成绝缘子，一般来说合成绝缘子只有在平原地区相对能发

挥良好的绝缘效果，对于山地则处于不利地位，特别是当遇到高度差距较大，垂

直档距相对较小的区位，合成绝缘子的防风效果都相对不佳，会造成绝缘子串的

随风摇摆，出现风偏故障问题，此时可以考虑瓷瓶整串，其防风效果相对较好，

也能有效发挥其绝缘功能。

3.4优化塔形的选择

遇到起伏不平的山地地形，垂直档距相对小的地域，为了达到安全防护的效果，则应尽量不使用ZM型杆塔，而是应该选择Z型塔，因为其横担更长，能够

有效控制风力袭击，从而控制线的风偏故障。

3.5对三相导线装配绝缘护套

为了达到临时防范风力，预防风偏的效果，应该先对三相导线装配绝缘护套，达到临时防范风速的效果，再向相关部门报告，进行维修，可以围绕杆塔进行升

高优化改造，控制两个临近的杆塔之间的高度差，选择常规的杆塔类型，同时扩

大电气之间的距离。

4 结语

风偏故障时高压输电线路面临的故障问题，会中断电力的持续供应，甚至会

引发供电系统的安全故障问题，必须重视输电线路风偏故障的原因分析，并对应

提供科学的解决对策，从而维护线路的健康正常运转。