淺析高壓架空輸電線路中風偏的控制措施及監測

楊璐

摘 ?要：架空輸電線路設計中風偏影響線路走廊寬度，了解輸電線路中風偏的影響因素，并提出了風偏控制的幾種措施，以減小風偏，達到減小線路走廊，做出合理的輸電線路設計方案。

關鍵詞：高壓;架空輸電線路;風偏;措施

中圖分類號：TM754 ? ? 文獻標識碼：A ? ? ?文章編號：1006-8937（2015）06-0093-02

隨著城市的發展，城鎮化進程的加快，高壓架空輸電線路在線路路徑選擇中遇到的問題越發突出。架空輸電線路經過現有架空線路密集或征地困難的地區時，線路走廊往往十分緊湊。受線路走廊影響，在線路設計過程中需要根據實際情況采用合理的方法控制導線風偏，從而降低運行風險、減小線路走廊用地，做出合理的設計方案，盡量減少或避免因線路走廊過寬而導致的拆遷成本或青賠成本的增加，從而節省工程投資。

1 ?架空線路設計中風偏的影響

根據規范要求，架空線路設計時，架空線路走廊除了鐵塔基礎占地和導線邊線間距離占地以外，還應考慮導線對地面、建筑物、樹木、道路、河流、管道、索道及各種架空線路的距離。包括水平距離、垂直距離和凈空距離。導線對跨越物的垂直距離與導線的最大弧垂有關，導線對跨越物的水平距離和凈空距離均與最大風偏有關。同時，最大風偏又與導線的最大弧垂有關。因此架空線路設計中線路走廊受導線風偏的影響很大。

2 ?風偏的定義及風偏的危害

風偏是一種由風引起的導線擺動現象，風偏的形成一般取決于兩個方面因素，即風激勵和線路結構與參數。輸電線路風偏對線路安全運行極具威脅而又頗為復雜，由于風偏的角度很大，輕則造成相間閃絡、金屬夾具損壞，重則造成線路跳閘停電、拉倒桿塔、導線折斷等嚴重事故，從而造成重大的經濟損失。因此輸電線路設計中對風偏的控制十分必要。

3 ?風偏的計算

架空輸電線路中風偏主要包括導線的風偏和絕緣子串的風偏。在一定風速下引起的直線塔懸垂絕緣子串和導線的風偏如圖1所示。

3.1 ?導線的風偏計算

導線風偏時導線弧垂以檔距兩側導線懸掛點連線為軸旋轉。

導線風偏角計算如下：

？孜=tan-1■（1）

式中：

γ4為導線風壓比載kg/m·mm2;

γ1為導線自重比載kg/m·mm2。

3.2 ?導線弧垂的計算

導線上任意一點弧垂計算：

f=■（2）

導線上檔距中央弧垂（最大弧垂）：

fm=■（3）

式中：

γ6為導線綜合比載，kg/m·mm2;

l1、l2為前后檔檔距，m;

f為檔距中央任意一點弧垂;

fm為導線最大弧垂。

3.3 ?直線塔絕緣子串風偏角的計算

絕緣子風偏是以絕緣子和橫擔掛點為圓心旋轉。絕緣子串風偏計算如下式：

（4）

式中：

Pλ為絕緣子串風壓，N;

Lh為水平檔距，m;

Wλ為絕緣子串重量，N;

LV為垂直檔距，m;

S為導線截面積，mm2;

β為線路轉角度數， ？觷;

T為相導線張力，N;

g1為導線自重比載，N/mm2;

WJ為重錘重量，N;

g4為電線風壓比載，N/mm2。

其中，絕緣子串風壓計算如下：

Pλ=■×0.980665（5）

式中：

V為為風速，m/s;

N為絕緣子片數。

綜上，風偏引起的導線任一點水平偏移為：

D=λ×sin？漬 +f×sin？孜（6）

式中：

λ為導線懸垂串的串長，m;

f為導線任意一點弧垂，m。

綜上，當f為導線最大弧垂fm時，Dm為導線的最大風偏距離。

4 ?控制風偏的措施

通過風偏角和風偏距離的計算公式分析可知，導線的風偏角主要與風速和導線自重及導線幾何尺寸有關，絕緣子串的風偏角主要與絕緣子串的長度和重量、重錘重量、導線絕緣子片數和受風面積、弧垂大小、風速、導線幾何尺寸等有關。結合輸電線路設計中可控制因素分析，控制風偏從控制導線弧垂和控制絕緣子串風偏考慮，主要有以下幾種方法。

4.1 ?減小檔距

在同一氣象條件下，減小檔距可以減小弧垂，從而減小風偏，從而達到控制線路走廊的目的。在線路路徑狹窄地區，采用恰當的布置塔位減小檔距的方法來減小線路風偏。在相同的氣象條件下，減小檔距，減小桿塔使用條件，可一定程度上減小桿塔耗材，同時對控制風偏可以起到很好的作用。但是減少檔距必然會增加桿塔的數量，增加工程本體投資。在實際工程中，需根據現場實際情況，有無條件減小檔距以及有無必要減小檔距，來確定是否采用減小檔距的方式來控制風偏。

4.2 ?減小導線安全系數

減小導線的安全系數，會使導線張力σ增大，收緊導線，減小導線弧垂，進而減小風偏。減小導線的安全系數，弧垂減小，在一定的情況下可以減小桿塔呼高和桿塔數量，但是會增加轉角塔（桿）受力，會引起桿塔耗材增加，基礎混凝土也會增加，轉角鋼管桿增加尤為明顯，所以實際工程中減小導線的安全系數可能會增加工程投資。

4.3 ?改變導線形式

改變導線形式，主要是采用特殊材料制成的導線，常見的為耐熱導線。耐熱導線有碳纖維復合芯耐熱鋁合金型線、間隙型耐熱導線、殷鋼芯耐熱導線、鋁包鋼芯耐熱鋁合金絞線、鋁包鋼芯鋁合金絞線、鋁包鋼芯高強度耐熱鋁合金絞線等。在耐熱性導線時主要從其輸送容量、工程實際需要的導線弧垂、線損、施工工藝和運行維護、經濟性等多個方面綜合選擇。

4.4 ?絕緣子串采用V型串

直線塔絕緣子串采用V型串，可以限制絕緣子串在風的作用下擺動，可以很好地控制絕緣子串的風偏。在線路路徑緊湊的地方，必要時也可以更換臨近桿塔的懸垂串，來達到控制風偏的作用。但由于絕緣子串一般能承受較大的拉力而不能承受壓力，受壓時會使絕緣子脫落或損壞導致掉線事故的發生，故在輸電線路設計時，應注意避免V型絕緣子串是否受壓。

4.5 ?增加重錘重量

較為常見增加重錘的安裝方式有：利用標準金具重錘片及重錘座安裝、安裝重錘式均壓環、自制重錘片安裝等方式。利用標準金具重錘片及重錘座安裝具有材料訂貨方便，但是增加了懸垂串的長度，往往不利于抑制風偏。利用重錘式均壓環一般由合成絕緣子廠家提供，訂貨方便，且不會增加懸垂絕緣子串的長度，此方法在輸電線路工程中廣泛應用。自制重錘片安裝的優點是取材容易，不增加懸垂絕緣子串長度，但是重錘片和螺栓為非標準件，且適用范圍較窄。在輸電線路設計過程中，通過計算，需安裝60 kg以內重錘能抑制風偏的，則考慮安裝重錘，需安裝超過60 kg的重錘時，建議采取上述其他方式或增加一定的重錘配合上述其他方式來控制風偏。

5 ?風偏的監測系統

輸電線路風偏是威脅架空輸電線路安全穩定運行的重要因素之一，輸電線路發生風偏，導致了線路跳閘停運，給電網的安全穩定運行造成了較大的危害，并且風偏的發生常伴有大風和雷雨現象，給故障的判斷及查找帶來一定的困難，輸電線路采用風偏監測系統，可以實現對架空輸電線路絕緣子串、耐張塔跳線、檔中導線的風偏角、偏斜角，及對地電氣間隙進行實時的在線監測，同時采在使用過程中，維護人員通過上傳至監控中心的監測數據不僅可以了輸電線路風偏（舞動、弧垂）的情況，還能全面收集和長期積累數據資料，為輸電線路設計、運行維護提供大量真實的基礎數據。

6 ?結 ?語

在輸電線路設計過程中，應綜合輸電線路現場實際位置、工程實際需要的導線風偏、工程造價等多方面綜合選擇上述控制風偏的方法，盡量做到在滿足設計要求的前提下，做出最優的設計方案來控制工程造價。同時輸電線路風偏對線路運行安全影響較大，可以采用導線風偏監測裝置，實時對線路進行監控，給輸電線路的故障判斷和查找提供依據，為電網的安全穩定運行提供了保障。

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