《220kV架空输电线路风偏放电原因分析及改造措施》由会员分享，可在线阅读，更多相关《220kV架空输电线路风偏放电原因分析及改造措施（8页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、220kV架空输电线路风偏放电原因分析及改造措施王全兴福建省福州电业局摘要：福州地处福建沿海东南部，每年沿海登陆的台风以及强对流天气产生的飑线风都会对输电线路造成严重威胁，其中最易发生导线、引流线在强风作用下对塔身风偏放电，导致输电线路失地故障。根据多年来的运行经验统计，线路风偏跳闸次数占总跳闸次数的2030。本文通过对风偏放电机理的分析和历年来典型事故的调查，对线路的防风性能进行系统的科学计算、分析、评价，找出影响线路风偏放电的原因，进而制定针对性的改造措施，以提高线路防风偏性能。 关键词：架空线路 防风偏 分析 改造 一、台风与飑线风形成的机理 太阳直射的持续高温，造成大面积洋面上的水分大
2、量蒸发。不断蒸发的水分将逐渐排斥空气中的其它气体成分，使空气的湿度急剧增加，当有外部条件（如降温或水蒸气自动凝结）促使高湿度的空气水分凝聚时，空气的压强会急剧下降，造成了相对于周围空间的大气负压，而这种负压就是形成台风的中心负压。这种负压一旦形成，周围的空气就会立刻进行补充。由于负压往往是从低温度的高空开始形成的，因而也就形成了自下而上且周围向中心旋转的空气大旋涡，这就是台风形成的机理。 来源:http:/ 飑线风系局部强对流天气，飑线前天气较好，多为偏南风，且在发展到成熟阶段的飑线前方常伴有中尺度低压。飑线后天气变坏，风向急转为偏北、偏西风，风力大增，飑线之后一般有扁长的雷暴高压带和一明显的
3、冷中心，在雷暴高压后方有时还伴有一个中尺度低压，由于它尾随在雷暴高压之后，故称之为“尾流低压”。飑线沿线到后部高压区内，有暴雨、冰雹、龙卷等天气。 台风、飑线风期间，近中心风速可以达到35m/s以上，风圈影响半径大，对输电线路的导线、引流线、绝缘子串产生极大的风压荷载，引起线路风偏摇摆放电。 二、福州地区输电线路概况 福州电业局输电线路主要以220kV/110kV为骨干网，辅之有35kV线路，架空输电线路所经地区气候、地形、地质和各种自然条件十分复杂。截至2006年12月，福州地区共有架空输电线路119条，长达1805.6公里，杆塔6100余基。其中220kV线路49条，长达1151.7公里。
4、经统计，220kV线路中共有610基杆塔位于强风地区，与海岸线平行的线路长达210公里，极易受到台风的正面侵袭。此外，一大部分线路位于高山峻岭间，山谷地形复杂，较易发生飑线风，也对线路的安全运行造成威胁。 三、线路风偏放电原因分析 来源:当风力作用于导线上，垂直于线路方向的分量将使导线产生横线路的摇摆偏移，摇摆幅度取决于风速、绝缘子、导线自重等因素，摇摆到一定角度后，导线与塔身的距离减少，小于正常运行时的空气间隙，在工频电压下空气隙击穿放电。 从历年的数据统计来看，直线猫头塔中相导线风偏放电和“干”字型塔中相引流线风偏放电占线路风偏放电的绝大多数，分别为27.3、63.5，下面以两者为例，通过
5、典型故障调查，风偏摇摆角计算、校验，详细剖析线路风偏失地故障的原因： （一）直线猫头塔风偏放电原因分析 2005年9月1日9：53分，第7号台风登陆福州，220kV福鼓II回39中相导线风偏后对塔身主材放电，导致线路跳闸，重合不成，10：05分强送成功。该塔位于半山腰，中相导线悬挂点采用单串合成绝缘子加挂重锤的组装方式，悬点高度为37.5m。重锤采用ZC-1，共5片,单片重15.464kg，单个长度68mm。防振锤采用FD-4，前后侧共12个，单个重5.6kg。 根据气象部门资料，当时台风风速达到35m/s。选择气象工况为最大风速35m/s、气温15C、覆冰厚度0mm。查绝缘子、导线、杆塔等参
6、数如表1所示： 请登陆:输配电设备网 浏览更多信息 表1：直线猫头塔风偏角计算参数表 来源:合成绝缘子FXBW4-220/100导线LGJ-240/30铁塔ZM32受风面积Aj自重Gj长度l水平比载g4垂直比载g1截面积A水平档距lh垂直档距lv0.39m298N2240mm48.610-33510-3271.11mm2402m196m请登陆:输配电设备网 浏览更多信息根据塔头尺寸及导线相关参数计算直线绝缘子串风偏角： 绝缘子水平风压：PjAjV2/1.60.39352/1.6=298.6N 重锤重量：W=515.4649.8757.7N 重锤长度：l0=568340mm0.34m 防振锤重量
7、：Gf=125.69.8658.56N 来源:http:/绝缘子串全长：l3238mm3.238m Lhlsin3.238sin64.24。2.92m 中相横担全长6.8m，绝缘子悬挂点中心至塔材角铁距离3.4m 220kV线路带电导线与杆塔构件在运行电压下的最小空气间隙为0.55m。 e3.4-2.920.48m0.55m， 根据风偏摇摆角绘制塔头间隙圆图如图1所示，当摇摆角达到64.24度，间隙圆相割于杆塔上的f、h点，导线与塔身主材最近距离仅0.48m，导致空气隙击穿放电，线路跳闸。可见风速大、合成绝缘子串自身重量轻、线路垂直档距小是直线猫头塔风偏放电的主要原因。 （二）“干”字型铁塔中
8、相引线风偏放电原因分析 台风、飑线风期间，福州地区220kV线路多次跳闸，故障点集中在“干”字型铁塔上，（线路跳闸情况如表2所示）。“干”字型塔中相引线采用单串瓷绝缘子加撑管悬挂，中相引线较长，绕过塔身的前后侧，在风力作用下引线摇摆幅度较大。 来源:表2：220kV线路跳闸一览表 请登陆:输配电设备网 浏览更多信息 序号线路 名称天气时间保护动作情况故障点情况1福东线台风1996.8.1福东线LG-96保护动作，B相跳闸，重合成功。#24塔中相（B相）引流线风偏对铁塔主材放电2水北线台风1996.8.1水北线双高频保护动作，B相跳闸，北郊变243开关重合成功，水口侧重合不成后强送成功。#119
9、中相（B相）水口侧右串第1片瓷瓶闪络，引流线有麻点3福东线飑线风2000.8.23东郊变234双高频及距离I、II、III段保护动作,开关跳闸,重合未投入,4:47强送成功,5:20又跳闸,5:44再次强送成功,8:03又跳闸,8:37强送成功。故障测距80km。#27中相引流线对主材放电,断3股4建南线飑线风2000.8.23距离I段,902高频保护动作,南郊变251开关跳闸,重合成功此后分别在3:18、3：20、3：28、3：29、4：17、4：26、5：38、6：20、6：38、8：09、8：42再次跳闸。#92中相引流线被风吹动对塔身放电5福鼓I回台风2005.9.1B相故障，线路跳闸
10、，重合成功34中相引流线风偏放电以220kV福鼓I回34为例，当时风速为35m/s，选择气象工况为最大风速35m/s、气温15C、覆冰厚度0mm。该塔塔型为JG33,计算绝缘子风偏摇摆角如下： 来源:http:/ 表3：“干”字型铁塔风偏角计算参数表 来源:瓷绝缘子XP-70引流线LGJ-240/30引线长度2撑铁片数n受风面积Aj自重Gj长度l水平比载g4垂直比载g1截面积A水平长lh垂直长lv重量尺寸130.03m2637N1898mm48.610-33510-3271.11mm210.9m8.9m336.430.063来源:http:/ 绝缘子水平风压：Pj（n+1）AjV2/1.614
11、0.03352/1.6=321.56N 撑铁重量：G0=34.3269.8336.4N 撑铁风压：P0=30.063352/1.6144.7N 绝缘子串全长：l1898+5962494mm2.494m Lhlsin2.494sin35.73。1.456m 由于引线长度较大，在个别驰度大的地方又形成了小弧垂，小弧垂可达0.30.5m。 故：l1.456+0.31.756m 引流线距离铁塔塔材最近点为2.05m e2.05-1.7560.294m0.55m 根据风偏摇摆角绘制塔头间隙圆图如图2所示，当摇摆角达到35.73度，小弧垂的间隙圆相割于杆塔上的f、h点，引流线与塔身主材最近距离仅0.294
12、m，导致空气隙击穿放电，线路跳闸。可见风速大、引流线重量轻、驰度大是“干”字型塔中相引流线风偏放电的主要原因。 四、防风偏改造方案 （一）直线猫头塔中相导线防风偏改造 来源:http:/直线猫头塔中相导线可以采用“V”型串悬挂方式，形成稳定的三角桁架结构，理论上不会再发生摇摆。绝缘子组装型式可以采用U型环延长环拉杆直角挂板合成绝缘子碗头挂板+LV联板。改造方案如下图： 来源:http:/请登陆:输配电设备网 浏览更多信息 从图中可见，导线的摇摆仅限于直角挂板至悬垂线夹处，该处垂直距离0.653m，即使在强台风下，风偏摇摆角大到90度，风偏摇摆的水平距离仅0.653m，与铁塔主材间有2.747m
13、的安全距离，从根本上消除了风偏摇摆造成线路失地故障。 （二）“干”字型塔中相引流线防风偏改造 “干”字型铁塔防风偏改造可以采用独立挂点的双绝缘子串加装撑管的方式进行，两绝缘子串间间距以1.5m1.8m为宜，双绝缘子串一方面加大了绝缘子的自重，另一方面绝缘子产生不同期摇摆可以抵消部分风力作用，限制了风偏摇摆角，对于JG型杆塔可以直接拆除线路铁塔最外侧的角铁，直接安装1.8m的角铁。对于JG型杆塔可以加装横向支撑铁后加装绝缘子串，如图4所示。此外，还应严格控制引流线长度，可以使用绳索量取后制作引线，防止局部区域形成大于0.3m的弧垂。 来源:输配电设备网 从图中可见，增加了一串绝缘子，即增加了63
14、7N的自重，此时仍以35m/s的风速计算风偏摇摆角： 请登陆:输配电设备网 浏览更多信息Lhlsin2.494sin33.41。1.373m e2.05-1.3730.677m0.55m 由此可见，因空气间隙大于0.55m的放电间隙，间隙圆图与塔身主材没有交点，线路可以安全运行。若考虑双绝缘子串的不同期摇摆，引线的风偏摇摆角将进一步减少，引流线与塔身主材的空气间隙将进一步增大，更能保证线路运行的稳定性。 （三）其它塔型防风偏改造 在台风、飑线风期间，尚有其它一些塔型发生风偏放电故障，虽然机率低，但仍需引起重视。大于45度转角塔外角侧引线距离塔身较近，可以参照“干”字型塔风偏改造情况，在横担侧加装卡具，使用独立挂点的双串绝缘子进行改造。 上述均为限制导线对塔身放电的改造措施，对于档距中央导线的风偏也应进行校验，并加上适当的安全距离，保持足够裕度后，进行树木砍伐和违章建筑的清理，从而保证线路整体的防风偏性能。 五、结束语 本文通过对220kV架空线路风偏放电故障的调查，找出几种易发生风偏放电的塔型，深入分析了导线风偏放电的原因，并阐述了相应的改造方案，为线路防风偏改造提
