超高压输电线路风偏故障及防范措施分析

超高压输电线路风偏故障及防范措施分析

近年来，我国电力行业取得了较快的发展，电力系统的稳定运行是确保电能正常供应的基础。输电线路作为电力系统重要的组成部分，通畅的输电线路为电力系统的运行提供了良好的保障。我国由于幅员辽阔，输电线路点多面广，所处环境恶劣，受自然条件影响较大。特别是在强风作用下，极易趣导致风偏故障的发生，而且在天气和地形影响下，风偏故障还不易进行判断和处理，导致近年来风偏闪络频繁发生。所以需要加强对输电线路风偏故障的分析，从而采取必要的防范措施，确保电网能够安全、可靠的运行。

标签：超高压；输电线路；风偏；故障；防风偏；措施

前言

输电线路运行的安全性受到较多因素的影响，风偏作为其中重要的影响因素之一，特别是近年来超高压500kV交流和直流输电线路在风偏作用下发生闪络的次数更是频繁，从而导致线路跳闸、电弧烧伤、断线等故障发生。发生风偏故障的输电线路所处环境通常以山区或是大风天气为主，一旦在线路设计时，不能对当地的气候条件进行深入剖析，则会导致杆塔头部尺寸与标准的要求存在着不相符的地方，从而导致风偏闪络的发生呈现居高不下的态势。文中对风偏故障及其特点进行了分析，并进一步对防风偏的具体措施进行了阐述。

1 风偏故障分析

在一些微地形区，一旦处于强风环境下，则极易导致飑线风发生，在飑线风作用下，绝缘子串与杆塔之间的空间距离则会减小，一旦无法满足放电的最低电压要求则会导致闪络发生。目前所发生的高压输电线路风偏闪络故障，與灾害性气象条件具有直接的关系，特别是在大风夹杂着雷电暴雨的天气下，更易导致风偏闪络故障。而且在风偏故障发生时，输电线路的绝缘强度也会呈下降的趋势。而且在强风天气作用下，在导线上雨水会随着风向形成定向的间断型水线，一旦其与放电闪络路径处于相同的方向，则会导致空气间隙的放电电压呈现下降趋势，这也是线路发生风偏的重要因素。而且在一些局地区，在风口及风道位置，由其风力较为集中，这些微气象也极易导致偏风故障发生。

高压输电线路其杆塔的高度都相对较高，这也就导致高处的导线需要承受更强的风速，给导线带来较大的影响。一旦风速超出导线所能承受的标准范围，则会导致大部分杆塔导线上的绝缘子发生倾斜，从而导致风偏闪络的发生。对发生风偏闪络的输电线路统计分析表明，通常其杆塔的水平档距都处于三百至四百米左右，而且塔头在设计上尺寸偏小，这样一旦处于强风作用下，则会导致其发生风偏闪络。

从输电线路设计的气象条件分析，确定最大风速时，应按当地气象台站10min时距平均的最大风速为样本，并采用极值I型分布概率模型，500kV输电

线路统计离地面20米高最大风速选取。上述取值与瞬时最大风速有很大的差异，而瞬时最大风速就会大打折扣。此外，我国的各级气象台站，一般都在城郊附近，很难记录到飚线风、龙卷风的风速。因此，设计按照设计规程，依据各气象台站的观测资料确定最大设计风速，明显偏小。

2 风偏故障的特点

通常情况下风偏放电的发生都与强风具有直接的关系，而且通过对多次风偏故障放电地区的检查中也发现了这点，现场内的强风通常会将大树次断或是连根拔起，而在这种强风作用下输电线路风偏闪络发生。因为一旦导线在强风作用下，则会与规定的标准位置产生一定的偏差，而且由于绝缘子串与塔头之间间隙减少，从而导致空间场强得以增强，这样就会导致局部高场强发生在导线金具和塔身的尖端，导致该位置发生放电。

3 防风偏的主要措施

由于输电线路发生风偏放电是在强风作用下导致导线与杆塔之间或是导线与导线之间的空气间隙距离减小，而一旦这种间隙距离的电气强度与系统规定的运行电压不相符时，则会导致放电事故的发生。所以为了更好的防止风偏故障的发生，则需要在设计风速、设计裕度、施工安装工艺、杆塔塔头尺寸等多个方面进行加强，从而有效的预防输电线路风偏闪络的发生，降低跳闸事故发生的机率。

3.1 加装重锤

目前在预防风偏上，往往利于在跳线串上加装重锤来避免风偏的发生，虽然此种方法在一定程度上起到了相应的作用，但其效果并不是十分理想，所以要想解决悬垂串风偏闪络的发生光依靠加装重锤还无法从根本上解决问题。

3.2 加装防风拉线

一是直线杆塔（边相引流）防风拉线直接在悬垂线夹处加装延长挂板连接，中相引流可采取在跳线托架通过金具连接。

二是中相引流防风拉线可直接固定在下横担；直线杆塔（边相引流）条件允许时应在本体安装支架进行固定，当需落地固定时，应同步完善拉线防盗、接地装置。但还应注意到加装防风拉线对线路运行是存在一定安全隐患的。

3.3 防止V串复合绝缘子掉串

电网建设过程中，为了节约线路走廊，减少房屋拆迁及通道清理补偿费用，，降低输电线路的造价，V串复合绝缘子在500kV输电线路中已广泛应用，尤其对于紧凑型线路意义重大。由于局部地区大风、强对流极端天气频发，处于“微地形、微气候”区域的输电杆塔易发生设备受损，V串复合绝缘子掉串即是典型事故之一。V串复合绝缘子掉串也易引起风偏故障，因此防止V串复合绝缘子

掉串，也是防风的优化措施之一。

3.4 优化绝缘子型式，采用防风偏绝缘子

新一代的防风偏绝缘子其优点是绝缘子风偏摆动幅度小，增大了导线杆塔的电气间隙；此外安装可靠，同时，充分考虑了与杆塔连接的金具，有利于后续工程技改。投资方面防风偏绝缘子优于瓷绝缘子和玻璃绝缘子；防风性能方面：在不加重锤、防风拉线等防风措施的情况下，中相及外角侧的普通复合绝缘子串不能满足要求，其他型号绝缘子均能满足要求，即使在40m/s情况下，防风偏绝缘子也能满足要求。输电线路中，对于绝缘子的应用要求，当不能满足风偏角要求的绝缘子串采取加装重锤或防风拉线的措施。

3.5 输电线路风偏校核的主要方法——间隙圆法

间隙圆法，即直接在设计图纸上做图，确定每基杆塔的最大允许风偏角，然后根据最大风偏角来校核各种气象条件下的风偏。这种方法适合于手工校核，需要校核人员查阅大量图纸资料，获取相关数据，然后作图分析，劳动强度大，效率不高。为了提高工作效率，从风偏角计算和风偏校核两个方面入手，设计计算机模型，将计算器手工计算，作间隙圆等工作通过建立数学模型，编写计算机程序，实现了输电线路风偏校核的电算化。

4 结束语

综合输电线路风偏故障发生的原因可以看出，发生风偏闪络不外乎两种因素，即外界的自然天气及输电线路自身对风的防御能力。自然天气并不是我们人为可以控制的，只能采取必要的预防措施，而输电线路内在因素所导致的风偏闪络发生，则我们可以通过设计、维护和试验等多个方面来采取切实可行的解决措施，从而降低风偏故障的发生次数，确保线路安全、稳定的运行。同时还需要加强对输电线路的维护和检修，从而使风偏故障能够得到有效的降低，确保电力系统安全、稳定的运行。

参考文献

[1]DI/T-5092.110-500kV架空送电线路设计技术规范[S].北京：中国电力出版社，1999.

[2]吴学忠.输电线路风偏故障分析与防范[J].电力科技，2013（151）.

[3]林建民.浅析输电线路风偏故障的原因及对策[J].科技纵横，2009（242）.