關于500kV超高壓輸電線路緊湊型線路使用相間間隔棒的分析

中國南方電網超高壓輸電公司百色局 廣西 百色 533000

前言

500kV超高壓輸電線路緊湊型線路導線表面電場具有較小寬度的地面高場強區，各相參數對稱性好，輸送容量大，經濟性優越。總的來講，緊湊型線路是輸電線路一項成功的輸電技術，但是在大檔距三相導線設計上存在一些瑕疵，經過投運后發現三相導線存在風偏引起相間短路的故障，因此對500kV超高壓輸電線路緊湊型線路導線風擺引起相間跳閘進行分析。

1 緊湊型線路導線風擺引起相間跳閘故障分析

500kV富硯乙線AC相間故障三相跳閘，兩側開關未重合。當時天氣及落雷情況，根據云南省氣象服務中心資料，云南省廣南縣氣象站和廣南縣那灑鎮區域自動氣象站觀測資料顯示：2016年4月21日20-21 時當時為雷陣雨天氣，極大風速9.7m/s（根據故障檔地形、樹木折斷情況，故障檔的風速可能更大）（根據中國氣象局關于風力等級劃分分析，陸地地面物象“折毀樹枝”判斷局部風速可能大于8級）。148#(設計編號N1096)塔同一座山線路沿線附近發現有多處樹木被大風折斷倒落現象。現場故障帶電走線檢查，發現500kV富硯乙線 148#-149#(設計編號 N1096-N1095) 檔中央左相（B 相）與右相（C相）之間的相間間隔棒右相（C相）側的均壓環下表面及旁邊的左中、左下、右下子導線上有多處放電痕跡（斑點），對應中相（A 相）的右上子導線上有多處放電痕跡（斑點）[1-3]。

500kV富硯乙線配置兩套主保護，主一保護為北京四方的CSC103ACY型電流差動保護，主二保護為國電南自的PLS 603UWVS型電流差動保護。根據硯山變電站提供的保護動作信息及故障錄波分析，兩套主保護動作均為電流差動保護動作，其中主一保護13ms動作出口三跳，主二保護9ms動作出口三跳，故障選相為AC相，無零序電流，保護均正確動作出口，故障性質為AC相間短路故障，與本次查找到的故障點吻合。微地形、瞬時突發極端惡劣氣象情況下，導致上、下導線非同步擺動，將下導線（A 相）往大溝大山谷上升側向上平面右相（C相）導線方向大幅抬升，致使下導線（A 相）與右相（C 相）導線之間的間隙減小，空氣間隙被擊穿，引發相間閃絡，導致三相跳閘故障。

2 緊湊型線路大檔距的檔距在微地形、微氣象的影響。

500kV富硯乙線148#-149#故障檔位于云南省廣南縣那灑鎮石丫口、趙子寨附近。根據現場調查，在 148#(設計編號N1096)塔同一座山線路沿線附近發現有多處樹木被大風折斷倒落現象。故障段地形地貌，500kV富硯乙線故障點發生在 148#-149#(設計編號 N1096-N1095)（檔距899米）塔位之間，該檔橫跨兩座大山脊梁之間、西南至東北走向的長溝大山谷，跨越檔海拔高程約 1480m-1640m ，山谷深約290m。148#-149#(設計編號 N1096-N1095)檔之間的導線剛好位于風口位置[4]。

圖148 #-149#檔間的山谷

3 大檔距緊湊型線路相間間隔棒設計優化

500kV富硯乙線為緊湊型輸電，三相導線采用等邊（等腰）倒三角形布置。故障檔導線相間距離7.2m，塔頭空氣間隙（相對相）：5.7m（1600m～2000m 地區）的設計覆冰10mm冰區，基本風速 27m/s。導線型號及布置，全線均采用緊湊型輸電技術，導線采用6×JL/G1A－300/40鋼芯鋁絞線。相間間隔棒安裝情況，故障檔檔距899m，根據本工程相間間隔棒安裝原則（檔距 600～1000m 裝設一處相間間隔棒），在上平面兩相導線中央安裝了一組相間間隔棒，預留有上、下相導線間補裝相間間隔棒的條件。未充分辨析微地形、瞬時突發極端惡劣氣象情況對線路安全穩定運行的影響。148#-149#檔（即故障檔）檔距 899m，海拔高程約480～1640m，設計覆冰10mm，基本風速27m/s。設計時考慮到該檔位于大山地區、檔距較大、橫跨的山谷較深，導線相間距和塔頭空氣間隙均留有一定裕度，即導線相間距離按7.2m、塔頭空氣間隙（相對相）按5.7m設計，并在上平面兩相導線中央安裝了一組相間間隔棒，預留有上、下相導線間補裝相間間隔棒的條件。本設計基本滿足相關設計標準和有關科研成果要求，符合本地區實際情況，但實際未充分利用“預留有上、下相導線間補裝相間間隔棒的條件”安裝三相導線之間的相間間隔棒，遏制三相導線非同步擺動。為限制緊湊型線路大檔距三相導線非同步擺動，在大檔 的1/4、1/2、3/4檔距處三相導線之間加裝相間間隔棒。目前大部分的緊湊型線路在檔距為600～1000m線路均按照上平面兩相導線中央安裝了一組相間間隔棒，對于微氣候、微地形時無法保證線路的安全穩定運行，甚至留下的隱患。由于把上平面兩相導線中央安裝了一組相間間隔棒后當導線受到強風時就出現上平面兩相導線為一體，下相導線為一個體，上平面兩相重量大擺動幅度和頻率與下相導線不同，當出現對向擺動時就出現下相導線與上平面兩相的距離為最短，此時將出現兩相導線間安全距離不足引起相間短路。對于微氣候、微地形緊湊型線路大檔距在設計時應將三相導線按照相間間隔棒，同時對于已經投運的緊湊線路進行排查，結合技改項目加裝三相相間隔棒避免出現相間短路影響線路安全穩定運行[5]。

4 結束語

緊湊型架空輸電線路與常規型線路有減小通道走廊、提高輸電能力，因而在全世界范圍內大量的推廣使用，同時緊湊型架空輸電線路經過了多年復雜地形的考驗后從設計、施工到運行維護技術在不斷成熟，但是對于一些特殊情況下還是存在一些瑕疵，經過不斷的實踐和推論使緊湊型架空輸電線路更加安全穩定的投入輸電建設中，避免緊湊型架空輸電線路大檔距導線風擺引起相間跳閘故障。