架空输电线路微地形区风害故障分析及防治方法研究

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作者简介：杜志强(1970-)，男，高级工程师，硕士，从事电气工程技术、高压试验和输电线路相关工作。

架空输电线路微地形区风害故障分析及防治方法研究

杜志强1，徐玉华2，陈泓1，刘威峰2，马云龙2，常彬2

(1 国网宁夏电力有限公司，宁夏 银川 750001；

2 国网宁夏电力有限公司电力科学研究院，宁夏 银川 750002)

摘 要：针对西北某省微地形区域近年来频繁发生风害跳闸的情况，通过收集风偏、倒塔、异物短路等故障发生时的气象条件、环境信息等，对该区域2010—2017年所发生的风害故障进行了统计分析，研究了各类型防风害措施的优缺点，并根据不同风害类型的特点提出有针对性防风害措施及建议，为输电线路防风害工作提供参考。

关键词：输电线路；微地形；风害故障；防治措施

中图分类号：TM726.3 文献标识码：B 文章编号：1007-3175(2017)12-0042-04

Abstract: Aiming at the frequent occurrence of wind damage tripping in micro terrain region of certain northwest province in recent years, according to the collection of meteorological conditions and environmental messages when the faults such as windage yaw, surge tank and foreign short circuit etc happened, this paper carried out statistic analysis of wind damage faults happening from 20 0 to 20 7 in the region and studied on the relative merits of various types of wind damage prevention measures. According to the characteristics of different types of wind damages, this paper proposed the countermeasures for wind damage and suggestions, which provides references for the transmission line wind damage prevention work.

Key words: transmission line; micro terrain; wind damage fault; prevention measures

DU Zhi-qiang , XU Yu-hua 2, CHEN Hong , LIU Wei-feng 2, MA Yun-long 2, CHANG Bin 2

（ State Grid Ningxia Electric Power Co.,Ltd, Yinchuan 7 000 , China ;

2 Power Research Institute of State Grid Ningxia Electric Power Co.,Ltd, Yinchuan 7 0002, China ）

Study on Analysis and Prevention Methods of Wind Damage Fault in

Micro Terrain Region of Overhead Transmission Line

0 引言

随着电网的不断发展壮大，通过复杂地形及恶劣气候地区的架空输电线路日益增多，而局部大风的产生和微地形的关系密不可分，因此在设计、运维中对微地形区的关注及重视程度正在不断提高[1]。微地形地区指大地形区域中的一个局部狭小的范围，分为垭口波动微地形、高山分水岭微地形、水蒸气增大微地形、地形抬升微地形、峡谷风道(风口)等微地形[2]。西北某山东麓地区是典型的风道(风口)区域，本文主要针对该地区35～220k V 架空输电线路2010—2017年间发生的风害故障进行分析，并对防治风害的方法进行探索研究。

1 风害故障情况分析

1.1 风害总体情况分析

自2010年至2017年2月，该地区架空输电线路因强风故障跳闸26次，按电压等级统计：220kV 线路11次，110kV 线路13次，35kV 线路2次。按故障类型统计：风偏10次，约占总体比例的38%；风吹异物11次，约占总体比例的42%；倒塔断线5次，约占总体比例的19%。详细情况见图1、表1。

图1 风害类型占比图

由图1、表1可以看出该地区风害类型主要是风吹异物跳闸和风偏跳闸，倒塔故障主要发生在2015—2016年。

1.2 强风故障情况分析

1.2.1 强风位置分析

强风引起线路跳闸位置主要在某山风口地带，某山东麓沿山一线。途经该地区线路西侧为某山，东侧为平原，该微地形区沿黄河流域地形狭长，东西宽度逐渐变窄呈喇叭形，强风杆塔所处的区域正处于喇叭形地区最窄处。根据气象数据和现场巡视观察到的风向，强风基本上由西北风引起，和该地区常年主导风向一致。该地区西侧某山由于地形起伏，形成多个两侧高、中间低的山坳豁口地形，当出现强劲西北风气流时，发生故障的杆塔正处于山坳豁口地形开口的风口位置，距离山脚2～5km 左右，形成大风微地形区，风口输电线路发生故障时的风速比气象台站监测到的风速要大出很多。1.2.2 故障地点风速情况

1)气象站风速情况

输电线路发生故障后，运维单位通过气象服务中心收集了故障当天瞬时极大风速的数据，气象监测点处于山下平原地区，强风集中区域位于山坡，受到高差、地形起伏等影响，强风区实际风速要高于监测站点记录的风速。并且近年来强风区瞬时极大风速越来越高，2015年记录极大风速达到了36.5m/s，如表2所示。

由表2可以看出气象站点监测到的风速大小不一，2015年之后风速较高，这与倒塔故障均发生在2015年之后相吻合。

2)监测风速与设计风速对比分析

输电线路发生故障时间段气象站监测到的风速有3次接近设计风速，1次超设计风速，详细情况如表3所示。

1.2.3 强风故障类型分析

1)风偏跳闸

2010—2017年该地区输电线路风偏跳闸共计10次，均发生在某山东麓。其中1月发生风偏1次、3月发生1次、4月发生2次、9月发生2次、10月发生2次、11月发生1次、12月发生1次，风偏集中发生在1月至4月和9月至12月。主要原因为该地区属于典型温带大陆性气候，上述月份为季节交替变化，容易产生极端大风天气。每年1月至4月和9月至12月易发生风偏故障，具体情况见图2。

表1 2010—2017年风害故障次数统计表

年份电压/kV风偏风吹异物倒塔总计

20102203104 1100404

20112201001 1100000

20122201001 1101001

20132200000 1100101

20142200000 1100101

20152201012 1101315

20162201001 1100011 350022

20172201102

表2 气象站极大风速情况表

序号日期风速/(m·s-1)

12010-04-2528.0

22010-11-2023.3

32010-12-0725.9

42011-04-2926.0

52012-11-0228.0

62014-04-2420.7

72015-04-3018.5

82015-09-3036.5

92016-10-0427.3

102017-01-2528.8

表3 监测风速与设计风速对比表

序号日期

监测风速/

(m·s-1)

设计风速/

(m·s-1)

故障杆号投运时间12012-11-0228.030A线27#2003-04-18 22015-09-3036.530B线57#2012-02-27 32016-10-0427.330C线3#2002-10-27 42017-01-2528.830D线26#2010-06-17

图2 风偏故障按月分布图

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