超高壓輸電線路風偏故障及防范措施分析

孫永成 沈輝

摘 要：近年來，我國電力行業取得了較快的發展，電力系統的穩定運行是確保電能正常供應的基礎。輸電線路作為電力系統重要的組成部分，通暢的輸電線路為電力系統的運行提供了良好的保障。我國由于幅員遼闊，輸電線路點多面廣，所處環境惡劣，受自然條件影響較大。特別是在強風作用下，極易趣導致風偏故障的發生，而且在天氣和地形影響下，風偏故障還不易進行判斷和處理，導致近年來風偏閃絡頻繁發生。所以需要加強對輸電線路風偏故障的分析，從而采取必要的防范措施，確保電網能夠安全、可靠的運行。

關鍵詞：超高壓；輸電線路；風偏；故障；防風偏；措施

前言

輸電線路運行的安全性受到較多因素的影響，風偏作為其中重要的影響因素之一，特別是近年來超高壓500kV交流和直流輸電線路在風偏作用下發生閃絡的次數更是頻繁，從而導致線路跳閘、電弧燒傷、斷線等故障發生。發生風偏故障的輸電線路所處環境通常以山區或是大風天氣為主，一旦在線路設計時，不能對當地的氣候條件進行深入剖析，則會導致桿塔頭部尺寸與標準的要求存在著不相符的地方，從而導致風偏閃絡的發生呈現居高不下的態勢。文中對風偏故障及其特點進行了分析，并進一步對防風偏的具體措施進行了闡述。

1 風偏故障分析

在一些微地形區，一旦處于強風環境下，則極易導致颮線風發生，在颮線風作用下，絕緣子串與桿塔之間的空間距離則會減小，一旦無法滿足放電的最低電壓要求則會導致閃絡發生。目前所發生的高壓輸電線路風偏閃絡故障，與災害性氣象條件具有直接的關系，特別是在大風夾雜著雷電暴雨的天氣下，更易導致風偏閃絡故障。而且在風偏故障發生時，輸電線路的絕緣強度也會呈下降的趨勢。而且在強風天氣作用下，在導線上雨水會隨著風向形成定向的間斷型水線，一旦其與放電閃絡路徑處于相同的方向，則會導致空氣間隙的放電電壓呈現下降趨勢，這也是線路發生風偏的重要因素。而且在一些局地區，在風口及風道位置，由其風力較為集中，這些微氣象也極易導致偏風故障發生。

高壓輸電線路其桿塔的高度都相對較高，這也就導致高處的導線需要承受更強的風速，給導線帶來較大的影響。一旦風速超出導線所能承受的標準范圍，則會導致大部分桿塔導線上的絕緣子發生傾斜，從而導致風偏閃絡的發生。對發生風偏閃絡的輸電線路統計分析表明，通常其桿塔的水平檔距都處于三百至四百米左右，而且塔頭在設計上尺寸偏小，這樣一旦處于強風作用下，則會導致其發生風偏閃絡。

從輸電線路設計的氣象條件分析，確定最大風速時，應按當地氣象臺站10min時距平均的最大風速為樣本，并采用極值I型分布概率模型，500kV輸電線路統計離地面20米高最大風速選取。上述取值與瞬時最大風速有很大的差異，而瞬時最大風速就會大打折扣。此外，我國的各級氣象臺站，一般都在城郊附近，很難記錄到飚線風、龍卷風的風速。因此，設計按照設計規程，依據各氣象臺站的觀測資料確定最大設計風速，明顯偏小。

2 風偏故障的特點

通常情況下風偏放電的發生都與強風具有直接的關系，而且通過對多次風偏故障放電地區的檢查中也發現了這點，現場內的強風通常會將大樹次斷或是連根拔起，而在這種強風作用下輸電線路風偏閃絡發生。因為一旦導線在強風作用下，則會與規定的標準位置產生一定的偏差，而且由于絕緣子串與塔頭之間間隙減少，從而導致空間場強得以增強，這樣就會導致局部高場強發生在導線金具和塔身的尖端，導致該位置發生放電。

3 防風偏的主要措施

由于輸電線路發生風偏放電是在強風作用下導致導線與桿塔之間或是導線與導線之間的空氣間隙距離減小，而一旦這種間隙距離的電氣強度與系統規定的運行電壓不相符時，則會導致放電事故的發生。所以為了更好的防止風偏故障的發生，則需要在設計風速、設計裕度、施工安裝工藝、桿塔塔頭尺寸等多個方面進行加強，從而有效的預防輸電線路風偏閃絡的發生，降低跳閘事故發生的機率。

3.1 加裝重錘

目前在預防風偏上，往往利于在跳線串上加裝重錘來避免風偏的發生，雖然此種方法在一定程度上起到了相應的作用，但其效果并不是十分理想，所以要想解決懸垂串風偏閃絡的發生光依靠加裝重錘還無法從根本上解決問題。

3.2 加裝防風拉線

一是直線桿塔（邊相引流）防風拉線直接在懸垂線夾處加裝延長掛板連接，中相引流可采取在跳線托架通過金具連接。

二是中相引流防風拉線可直接固定在下橫擔；直線桿塔（邊相引流）條件允許時應在本體安裝支架進行固定，當需落地固定時，應同步完善拉線防盜、接地裝置。但還應注意到加裝防風拉線對線路運行是存在一定安全隱患的。

3.3 防止V串復合絕緣子掉串

電網建設過程中，為了節約線路走廊，減少房屋拆遷及通道清理補償費用，，降低輸電線路的造價，V串復合絕緣子在500kV輸電線路中已廣泛應用，尤其對于緊湊型線路意義重大。由于局部地區大風、強對流極端天氣頻發，處于“微地形、微氣候”區域的輸電桿塔易發生設備受損，V串復合絕緣子掉串即是典型事故之一。V串復合絕緣子掉串也易引起風偏故障，因此防止V串復合絕緣子掉串，也是防風的優化措施之一。

3.4 優化絕緣子型式，采用防風偏絕緣子

新一代的防風偏絕緣子其優點是絕緣子風偏擺動幅度小，增大了導線桿塔的電氣間隙；此外安裝可靠，同時，充分考慮了與桿塔連接的金具，有利于后續工程技改。投資方面防風偏絕緣子優于瓷絕緣子和玻璃絕緣子；防風性能方面：在不加重錘、防風拉線等防風措施的情況下，中相及外角側的普通復合絕緣子串不能滿足要求，其他型號絕緣子均能滿足要求，即使在40m/s情況下，防風偏絕緣子也能滿足要求。輸電線路中，對于絕緣子的應用要求，當不能滿足風偏角要求的絕緣子串采取加裝重錘或防風拉線的措施。

3.5 輸電線路風偏校核的主要方法——間隙圓法

間隙圓法，即直接在設計圖紙上做圖，確定每基桿塔的最大允許風偏角，然后根據最大風偏角來校核各種氣象條件下的風偏。這種方法適合于手工校核，需要校核人員查閱大量圖紙資料，獲取相關數據，然后作圖分析，勞動強度大，效率不高。為了提高工作效率，從風偏角計算和風偏校核兩個方面入手，設計計算機模型，將計算器手工計算，作間隙圓等工作通過建立數學模型，編寫計算機程序，實現了輸電線路風偏校核的電算化。

4 結束語

綜合輸電線路風偏故障發生的原因可以看出，發生風偏閃絡不外乎兩種因素，即外界的自然天氣及輸電線路自身對風的防御能力。自然天氣并不是我們人為可以控制的，只能采取必要的預防措施，而輸電線路內在因素所導致的風偏閃絡發生，則我們可以通過設計、維護和試驗等多個方面來采取切實可行的解決措施，從而降低風偏故障的發生次數，確保線路安全、穩定的運行。同時還需要加強對輸電線路的維護和檢修，從而使風偏故障能夠得到有效的降低，確保電力系統安全、穩定的運行。

參考文獻

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