500 kV 耐張塔引流線風偏放電解決方案

蒲天貴

(云南電網公司曲靖供電局，云南 曲靖 655331)

0 前言

某500 kV 廠口曲靖II 回線，是我國西電東送大動脈之一，于2009 年5 月31 日建成投入運行，該段線路2012 年05 月12 日19 時24 分和2012年06 月10 日15 時34 分連續兩次發生線路跳閘故障。根據故障錄波和保護測距情況分析，故障點可能在N211－N227 桿塔區段;查詢雷電定位系統，發現故障發生時線路附近有雷電，因此判斷故障查詢范圍為N195－N230。現場踏勘發現N212塔桿塔構架及導線均有明顯電弧燒傷痕跡，暴雨、強風結束后重合閘成功。可以確定跳閘的原因是外角側引流線對鐵塔放電所致，而且都發生在Ⅱ回線A 相。當時的風向是由A 相吹向B 相。故障發生后，立即對現場進行了全面、細致的檢測、分析，開展改造方案的制定和施工作業。

1 故障現場檢測及原因分析

1.1 人為因素分析

N212 塔地處馬龍縣舊縣鎮四旗田村諸葛山頂上，周圍山坡陡峭，人跡罕至，現場沒有人留下的痕跡。也沒有野生動物留下的痕跡。可以排除人和野生動物的因素。

對塔體各部進行檢測未發現異常。暴雨、強風結束后重合閘成功，說明已無接地點。可以排除塔體安裝時的人為因素。

1.2 設備構件因素分析

分別2 次對該塔的基礎、桿塔、金具、架空地線等進行全面檢測，從制造質量到安裝質量均符合相關國家和行業標準要求，而且暴雨、強風結束后重合閘成功，排除設備構件因素。

1.3 JG341－27 型耐張塔技術因素

JG341－27 型耐張塔在本班所管范圍內共有四基，其它各基一直運行正常，僅N212 塔連續出現故障。說明該型塔的技術設計是成熟可靠的，發生故障另有原因。

1.4 地理環境、氣候因素分析

1)地理環境:N212 塔海拔2 250 米左右。兩側山體稍高呈丫口狀。是典型的大風埡口，強風對引流線的作用會讓引流線靠近塔身，引流線與塔身的空氣間隙變小，容易引起引流線對塔身放電。該塔四周地形地貌都是石頭山，周圍附近較開闊無樹木。較為突出，最容易引起外部過電壓雷過電壓放電。

2)氣候因素:故障發生時風向接近水平方向與輸電線路方向垂直，是由A 相吹向B 相，在強風作用下A 相引流線向塔身靠近，引流線與塔身的空氣間隙變小;B 相引流線遠離塔身，引流線與塔身的空氣間隙變大，這是A 相引流線對塔身放電引發線路跳閘故障，B 相沒有發生故障的原因。

從燒傷的痕跡上看，引流線燒傷點到塔身燒傷點的距離是引流線到塔身的最近距離。

由此可以斷定狂風、雷電和暴雨現象同時疊加出現在N212 塔是線路跳閘故障的原因。

1.5 故障分析結論

依據桿塔構架及導線均有明顯電弧燒傷痕跡，故障發生在狂風、雷電和暴雨的氣候條件下，且強風結束后重合閘成功。分析認為故障發生主要原因是:

1)暴雨降低空氣間隙;

2)強風導致風偏角過大降低空氣間隙;

3)雷電出現降低空氣間隙.三個降低空氣間隙因素同時發生，超出原設計所設定的環境氣候條件。即三個降低空氣間隙因素同時發生的情況下，起到絕緣作用的原設計4.30 米空氣間隙實際上已變得低于3.30 米的最小安全間隙，進而發生A 相引流線對塔身放電引發線路跳閘故障。

2 技術改造方案確定

針對N212 塔所處地理和氣候條件已經超出500 kV 線路JG341－27 型耐張塔原設計所設定的環境和氣候條件，引流線與塔身之間的安全距離已不能滿足現實需要。故障的隱患已經存在，改造必須實行。相關技術改造方案選擇如下:

2.1 技術改造方案的選擇

1)避開危險點:把N212 塔移動到可以避開強風、雷電的地方。該辦法投資額高，而且總有一基要建在山梁上，還是避不開強風和雷電。該辦法不可行。

2)更換塔型:對N212 塔從新選型，選擇能夠在狂風、雷電和暴雨同時出現的極端氣候條件下都能安全、穩定運行的新塔型。此辦法投資較大，施工期長，難免會影響線路輸電。可作備選方案。

3)在原塔基礎上進行改造:在A 相出現跳閘故障時，處在同一種極端天氣的條件下的B 相卻沒有發生故障，其原因是風向由A 相吹向B 相，在強風作用下A 相引流線向塔身靠近，引流線與塔身的空氣間隙變小;B 相引流線遠離塔身，引流線與塔身的空氣間隙變大。因此、在極端天氣的條件下讓引流線與塔身之間的距離之間的距離大于B 相引流線與塔身之間的距離，就可以保障引流線不向塔身放電來消除事故隱患。實地檢測到從懸臂梁的引流線絕緣子固定點到遠端有1.2米，設想在懸臂梁的遠端部加裝引流跳線絕緣子的辦法來加大引流線與塔身之間的距離，可使引流跳線到塔身的靜態距離從4.30 米增加到5.40米。該辦法如果可行不但投資額很小，施工期也只需停電8 小時就可以完成。

2.2 原塔基礎上進行改造的可行性分析

由于N212 塔處在偏遠多山地區，小氣候現象突出，采取把處于同一種極端天氣的條件下卻沒有發生故障的B 相作為參照條件來進行推算。由于A 相和B 相在同一座塔上，所承受的氣候條件一致，唯一不同的是在風力的作用下A 相引流線向塔身靠近，引流線與塔身的空氣間隙變小;B 相引流線遠離塔身，引流線與塔身的空氣間隙變大，因此在下面的論證中只需討論引流線與塔身的距離。

1)無風狀態下A 相和B 相引流線與塔身之間的距離，在無風狀態下A 相和B 相引流線與塔身之間的距離均L=4.30 米。

2)把A 相引流線放電點拉到與塔身燒傷點同一個水平高度時兩點的距離最近，測量到引流線在水平方向上已經向塔身靠近了0.47 米、可以認為在風力的作用下引流線水平向塔身靠近了M=0.47 米。此時引流線與塔身的動態距離N=LM=3.83 米。

3)極端天氣的條件下B 相引流線與塔身之間的距離，依據上面推論，B 相在風力的作用下引流線將水平遠離塔身M=0.47 米。此時引流線與塔身的動態距離P=L+M=4.77 米。

4)在懸臂梁外端部加裝引流跳線絕緣子后A相引流線與塔身之間的距離，懸臂梁外端部加裝引流跳線絕緣子后，引流線將水平外移Q=1.1米，此時、引流線與塔身之間的靜態距離為X=L+Q=5.40 米。在極端天氣的條件下，受絕緣子重力作用的影響，引流線在水平方向上向塔身靠近不會超過Y=0.15 米，此時A 相引流線與塔身之間的動態距離最小為Z=X－Y=5.25 米。

5)綜合分析:由于在極端天氣的條件下A相引流線對塔身放電引發線路跳閘故障，而B 相卻能安全運行，說明了B 相引流線與塔身之間的距離N=4.77 米，為極端天氣的條件下已知安全距離。在A 相懸臂梁外端部加裝引流跳線絕緣子后，引流線與塔身之間的動態距離最小為Z=LY=5.25 米。Z=5.25 米大于極端天氣的條件下已知安全距離P=4.77 米。充分證明A 相懸臂梁外端部加裝引流跳線絕緣子是可行的，實施該改造方案可以消除A 相引流線對塔身放電引發線路跳閘的故障隱患。

3 結束語

經過充分準備，N212 塔在2013 年06 月05日改造從新投入運行。經歷了3 次極端天氣運行安全、穩定，再沒有發生過跳閘故障。證明故障的原因分析正確，采取的改造方法得當。