500kV输电线路悬垂绝缘子串风偏闪络探讨

500kV输电线路悬垂绝缘子串风偏闪络探讨

发表时间：2018-01-10T10:11:10.400Z 来源：《电力设备》2017年第27期作者：杜刚王磊[导读] 摘要：这几年，在我国频繁发生了500kV输电线路风偏闪络的事故，500kV输电线路风偏闪络频率已经严重影响了电力系统的安全运行。

（国网安徽省电力公司经济技术研究院安徽合肥 221000）

摘要：这几年，在我国频繁发生了500kV输电线路风偏闪络的事故，500kV输电线路风偏闪络频率已经严重影响了电力系统的安全运行。输电线路如果严格按照标准进行设计那么在现实的运行中应该是可靠的，但是500kV输电线路第二代杆塔自从投入市场以来，风偏闪络事故的发生呈现逐年增加的现象，但是这种现象的出现是不科学的。本文描述了500kV输电线路悬垂绝缘子串的风偏角计算模型，分析了在使用静态受力平衡算法计算风偏角时候所产生的问题，从而提出了一种关于最大风偏角的修正方法；在确定杆塔和导线之间最小空气间隙的时候，之前的做法是使用复杂的几何作图来估算，而现在可以使用笛卡儿二维坐标系进行计算，使得方法更加的简单方便并且保证了它的准确度；之后分析探讨了风偏现象研究中存在的几个问题。

关键词：风偏闪络；500kV输电线路；悬垂绝缘子串

一、引言

这几年，在我国频繁发生了500kV输电线路风偏闪络的事故，500kV输电线路风偏闪络频率已经严重影响了电力系统的安全运行。大多数的风偏闪络发生在工作电压下，这和雷击闪络以及操作冲击闪络不同，它通常不会自行重合闸，因而导致有关线路暂停，给国家带来了重大的经济损失。国际上的诸多学者关于风偏现象都进行了深入的分析和实验。通过查看相关数据可以发现，其主要的研究内容有：风压不均匀的系数；风偏角与闪络电压之间在冲击电压下的关系。

二、风偏角计算模型

刚体直杆模型和弦多边形模型是当前悬垂绝缘子串风偏角计算模型的两种主要方法。绝缘子静态受力平衡算法是这两种模型进行分析的主要依据，也就是假设在受力平衡时绝缘子串的风偏角是最大的。当悬垂绝缘子串比较重并且需要精准的计算在大风作用下悬垂绝缘子串风偏后的位置时，就需要采用弦多边形模型进行风偏角的计算，但是在实际运用中大多选择刚体直杆模型来计算。

三、最大风偏角修正方法

悬垂绝缘子串的风偏是一个既有动力驱动又有阻力阻碍的动态运动，这个动态的过程比较复杂。在外力达到平衡的时候绝缘子串的摆动并没有停止，这个时候它的切向加速度是零，但是它的速度却是最大的，所以这个时候的风偏角并不是最大的。国际上通常会采用当悬垂绝缘子串受力平衡的时候进行最大风偏角的计算，但是这种做法会和实际的最大风偏角发生误差，这种误差是引起第二代杆塔在投入市场之后多次发生风偏闪络事故的主要原因之一。特别是跳线问题，因为跳线比较短，所以摆动的时候不需要很大的风能量，无法抵御大风的冲击。

四、最小空气间隙的计算

在分析输电线路风偏闪络计算中，明确了悬垂绝缘子串的风偏角以后应该对导线和杆塔主材之间的最小空气间隙进行检验，传统的做法是通过几何作图来估算导线到杆塔之间的最小空气间隙，看是不是符合要求，在这里我们可以采用笛卡儿坐标系的方式来计算分析最小空气间隙。

顺线路方向和垂直线路方向是风载荷对输电线路的作用。对悬垂绝缘子串下面所悬挂的导线与杆塔主材之间最小的空气间隙产生影响的是垂直线路方向；另外的顺线路方向对于导线和杆塔主材之间的空气间隙没有影响，它只对悬垂绝缘子串产生顺线路方向的偏移作用。由于绝缘子串自身所受到的风压不会对悬垂绝缘子串风偏角大小产生大的影响，在顺线路方向上悬垂绝缘子串的偏移度较小。所以，和复杂的三维相比可以使用二维坐标系来估算导线和杆塔主材之间的最小空气间隙。

五、风偏闪络分析

5.1电场的影响

发生风偏现象的时候，悬垂绝缘子串底部会靠近杆塔，导致空气间隙变小，导线金具和杆塔构件周围容易产生局部高场强，造成绝缘子串发生放电现象当它并没有超过最大允许的风偏角的时候。此外，在空气中的导电离子受到第一次放电的影响会增多，倘若这个时候的风偏现象还没有消失，那么合闸的成功率就会非常的低，在合闸的时候还非常容易产生二次放电。

5.2风压不均匀系数

风压不均匀系数指的是在输电线路上的风载荷受多种因素的影响而降低的效果。风压不均匀系数的数值越小，则输电线路上的等效风载荷就越小，那么设计出来的杆塔塔头就越小。在设计500kV输电线路杆塔的塔头尺寸的时候一般会依据正常运行电压下的风速进行规划，但是规程中将20m/s以上的风压不均匀系数规定0.61,这在某些程度上是不合理的。

通过运行和试验线路上长期的观测资料可以统计出来风压不均匀系数。探究风速在长档距导线上分布的不均匀性是引入风压不均匀系数的主要目的。所以，至少有风速和档距这两个因素共同作用从而引起了风压不均匀系数的出现，所以只是依据风速变化而取得的风压不均匀系数或者是只依据档距变化而取得的风压不均匀系数都是不够全面的。

结语

综上所述，大多数的风偏闪络发生在工作电压下，这和雷击闪络以及操作冲击闪络不同，它通常不会自行重合闸，因而导致有关线路暂停，给国家带来了重大的经济损失。对于风偏角的计算还需要进一步的完善，本文所提到的修正办法可以在一定程度上减小静态受力平衡算法计算最大风偏角的误差；和复杂的三维相比可以使用二维坐标系来估算导线和杆塔主材之间的最小空气间隙。国际上通常会采用当悬垂绝缘子串受力平衡的时候进行最大风偏角的计算，但是这种做法会和实际的最大风偏角发生误差，这种误差是引起第二代杆塔在投入市场之后多次发生风偏闪络事故的主要原因之一；刚体直杆模型和弦多边形模型是当前悬垂绝缘子串风偏角计算模型的两种主要方法；风压不均匀系数的数值越小，则输电线路上的等效风载荷就越小，那么设计出来的杆塔塔头就越小。

参考文献：

[1]吴正树.500kV输电线路风偏闪络分析[J].广西电力,2009

[2]肖东坡.500kV输电线路风偏故障分析及对策[J].电网技术,2009