500 kV線路懸垂絕緣子串金具碰撞塔材原因分析及對策

徐維，敖翔，李冬

（中國能源建設集團云南省電力設計院有限公司，昆明 650051）

0 前言

目前云南電網在運的500 kV線路長度已超過一萬公里，500 kV線路作為電網的骨干網架，具有重要性強，輸送容量高，導線截面大等特點，通常采用四分裂及以上的導線，導線垂荷較大，因此懸垂絕緣子串通常均選擇160 kN以上的大噸位。本文針對我省已運行的500 kV多樂永豐Ⅱ回線長期運行后，線路懸垂絕緣子串中出現的絕緣子金具磨碰塔材的問題進行分析，并提出相應解決對策，可為同類設計進行優化改進。對保障500 kV線路的安全運行，提高新建線路的可靠性也是十分必要的。

1 線路概況

500 kV多樂永豐Ⅱ回線于2010年01月15日投運，線路起于500 kV多樂變電站，止于500 kV永豐變電站，全線采用單雙回混合架設，全長137.053 km，共348基桿塔。線路按10 mm、20 mm、30 mm三個冰區進行設計，設計基本風速27m/s。導線型號：10 mm、20 mm冰區采用4×LGJ -500/45型鋼芯鋁絞線、30 mm冰區采用4×JLHA1/G1A-500-54/7型鋼芯鋁合金絞線，導線懸垂絕緣子串采用單聯和雙聯160 kN、210 kN、300 kN串型，耐張絕緣子串采用雙聯300 kN、420 kN絕緣子串。

2 現場巡檢情況

運檢單位在對500 kV多永Ⅱ回線進行例行登塔巡檢時，發現導線絕緣子串球頭掛環與掛線鐵存在磨碰。出現磨碰現象的塔位總計有七基，本次發現有磨碰現象的區段耐張塔采用干字型塔、直線塔采用常規型酒杯塔及貓頭塔，導線金具串型為單串LX52。

其中出現磨碰的鐵塔中又以#036塔最為嚴重，B相（邊相）導線絕緣子串球頭掛環磨損嚴重，磨碰位置為掛點球頭掛環上部與掛線鐵底部，球頭掛環上部出現因長期磨碰導致的凹槽，并出現銹跡，而掛線鐵下部磨碰點也出現了少量鍍鋅層脫落和銹跡。

3 原因分析

3.1 金具原因分析

按照運檢單位現場登塔檢查結果，出現磨碰的都是10 mm冰區單回路ZB553A、ZB554A塔型并采用LX52串的塔位，LX52懸垂絕緣子串組裝圖如圖1所示。

圖1 LX52懸垂絕緣子串組裝圖

經過分析ZB551A、ZB552A塔型掛點至掛線鐵邊緣距離為80 mm，ZB553A、ZB554A、ZMK551A塔型掛點至掛線鐵邊緣距離為90 mm。由于LX52串與掛點連接的第一個U型環長度為9 5mm，導致與之連接的Q-16Q球頭掛環與角鋼距離較近。當ZB551A、ZB552A塔使用LX52（WX52）串型偏角超過21°，ZB553A、ZB554A、ZMK551A塔 使 用 LX52（WX52）串型偏角超過18°時就可能發生磨碰的情況，如圖2所示。

圖2 原LX52串轉動角度

3.2 桿塔原因分析

此外本次出現磨損的塔位相鄰塔型多為干字型耐張塔，特別是當與杯型直線塔相鄰的為干字型耐張塔時，由于耐張、直線塔型橫擔長短差異，引起直線塔懸垂串向內偏移，雖然原設計經過校核，絕緣子串偏移后均滿足大風工況絕緣子串風偏后對塔身的絕緣間隙要求，但串偏移后原設計供金具活動的范圍減小，導致更容易出現金具磨碰的情況。如多永Ⅱ回線中磨碰情況最嚴重的#36塔，該塔為Ⅱ回線中偏移情況最嚴重的塔位，正常運行情況下該塔絕緣子偏移約8°，球頭掛環與掛線角鋼間夾角剩余約10°。正好該塔位又地處風力較大的地方，絕緣子串受風后發生偏移，就出現球頭掛環與角鋼的間歇性磨碰的情況。

4 安全分析及處理措施

4.1 運行線路安全性分析

針對上述出現的問題進行分析，磨碰部位球頭掛環Q-16Q與連接的U型環U-16采用了環-環連接的形式，該連接形式在各方向均有較強的活動性，金具間轉動靈活，當發生球頭磨碰角鋼時各金具間連接點都可以自由活動，并不會出現容易將金具掰斷的橫向剪切力矩。而且球頭掛環與塔材發生卡碰的僅為掛環上的點狀結構，相對于圓環22 mm的直徑，對該金具強度影響較小，因此該串型目前的運行是安全可靠的。磨碰的影響主要表現為金具外層鍍鋅層脫落，導致脫落處銹蝕。金具銹蝕將為線路長期安全運行帶來隱患。

4.2 處理措施

為了徹底杜絕以上隱患，建議可將原串型中連接金具U-16更換為加長型的UL-16，更換后原球頭掛環Q-16Q的磨碰位置下移，徹底避開掛線角鋼，調整后懸垂串U型環轉動范圍增加11°，ZB551A、ZB552A塔型達到33°，ZB553A、ZB554A塔型達到29°。金具活動范圍大大增加，不會再發生球頭掛環與塔材的磨碰問題，如圖3所示。

4.3 改進建議

在今后新的500 kV線路桿塔設計中，可將直線桿塔連塔金具耳軸掛板GD更換為掛點長度更長的ZBS掛板，這將有效的增加聯塔螺栓到金具掛點之間的距離，避免球頭掛環與塔材的碰撞，以上修改已在《南方電網桿塔通用設計原則》中得到體現。此外如設計中使用到了原來掛點按GD掛板進行設計的老塔型，可采用EB掛板替換GD，兩型號金具尺寸通用，但EB較GD金具連接掛板長度增加了88 mm，也可避免出現上述的問題，兩型號金具尺寸對比見圖4。

圖3 修改后LX52串轉動角度

圖4 GD掛點與EB掛點尺寸對比

5 結束語

500 kV線路作為云南電網最重要的骨干輸電網，具有重要性、可靠性、安全性、復雜性等方面要求高的特點，電網難以承受線路因故障而導致的不正常停運。線路絕緣子串雖然看似技術含量不高，但由于其長期經受風吹日曬、冰凍嚴寒、大風疲勞等復雜的氣象條件，此外還需承受水平荷載、垂直荷載、導線張力等多個方向復雜合力，因此往往會出現設計階段難以預料到的運行情況，只有經過長期運行才能暴露問題，這就要求設計單位必須對運維單位在日常巡檢中發現的問題作出及時響應，分析問題對安全運行的影響，提出整改措施，并舉一反三針對發現的問題在新設計中進行不斷優化和改進。從而提高架空輸電線路的整體設計運行水平。