（广东电网有限责任公司江门供电局 广东省江门市 529000）
摘要：2008年9月24日凌晨,台风“黑格比”登陆台山，它最大风力为15级，风速最高达到48m/s，对江门电网安全运行造成巨大破坏。220kV铜唐甲、乙线，铜水线，铜能线等4回与海岸线平行走向的输电线路相继出现停电跳故障。事后，经事故全线登杆检查，发现所有故障点都是干字型塔的耐张塔，其原因都是两边线与中相导线对塔身发生风偏闪络。本文通过针对干字型塔的特点，通过风偏放电的特征，利用典型案例作分析，进行风偏角度的计算，找出原因，并提出高效、经济的技术改造措施，提高输电线路抗风偏闪络的能力。
关键词： 台风、风偏放电丶防风加固
前言
台山电厂位于台山市的东南部，依海而建，而台山电厂出线的四回220kV线路都位于高山峻岭之中，而且平行于海岸线，极易受到台风的正面吹袭。根据近年的运行数字统计，因台风造成的风偏跳闸事故占总跳闸数的30%-40%，而干字型塔又是风偏事故的重灾区。对干字型塔的防风偏技术改造已刻不容缓。
一、风偏闪络的特征和规律
当大气环境中出现各种不利条件时，(如强风、暴雨等)造成线路空气间隙减小，当线路绝缘间隙的电气强度不足以承受系统运行的电压时就会发生击穿放电。输电线路发生风偏闪络事故的范围较广，影响较大，无论单、双回路，直线塔、耐张塔都发生过风偏闪络。
1.1 风偏闪络的成因：
根据近几年来对沿海地区线路风偏的事故案例分析来看，发生风偏事故跳闸均在强台风期间，大气环境是强风，大雨并伴有雷暴，在强台风的风力荷载下，绝缘子串受作用力向杆塔的塔身方向倾斜，减小了导线与杆塔的空气间隙，当安全距离不能满足绝缘强度的要求时，就会发生短路放电，而另一方面，强台风必定伴随有暴雨，强风暴雨令空气带电杂质增多，也等同于减小了导线与塔身的空气间隙。在强风和暴雨的共同作用下，线路发生了风偏闪络，继而跳闸。
1.2 风偏闪络的形式：
风偏闪络的形式主要有以下3种：(1)导线对周边物体放电；(2)导线对杆塔构件放电；(3)导线相间放电。它们的共同特征是导线或导线侧金具和其它被放电物上都呈现有灼伤痕迹，且非常明显。而导线线间放电多数会出现在距较大且地形特殊的情况下，但由于离地较高，就算是放电痕迹明显，也极难发现。
1.3 强风作用下发生风偏闪络时，重合闸成功率低：
输电线路发生风偏闪络跳闸后，重合闸开始动作(重合闸的时间大约是0.6秒)。但强大的风力荷载往往持续一段时间，至少比重合闸时间要长。因此，造成在重合闸动作后，放电间隙依然保持着较小的距离。同时，重合闸动作时，系统将出现一定幅值的操作过电压，导致间隙再次放电，而且，第二次放电时即使间隙较大也有可能发生闪络。所以，因强风作用下发生的风偏放电，会出现重合闸成功率较低的现象，严重影响供电的可靠性。
1.4 强风作用下风偏的其它危害：
风偏故障发生后，工作人员在登杆检查故障点时发现某些非故障点的干字型塔跳线的引流板上有铝股断股现象。原来，该塔虽未发生风偏闪络，但由于遭受到强风持续作用，绝缘子串不断地发生向内摇摆，偏移，久而久之，在引流板末端的铝线就容易折断，若未能尽早发现，铝股断数增多，跳线过流不足而发热，也会引起断线事故。
二、台山辖区为何是风偏故障的高发地
据不完全统计，江门供电局辖区输电线路110kV及以上线路中共有1000多基杆塔位于强风地区，与海岸线平行的线路长达400多公里，极易受到台风的正面侵袭。
国华铜鼓电厂位于广东省台山市东南部，依海而建。电厂的220kV出线输电线路基本位于高山峻岭中，山谷地形复杂。线路所经的山地平均高程约160米至350米左右，属于微气候、微地形地区。近两年来，在台风期间，台风中心风速可以达到40m/s，甚至高达48m/s，风圈影响半径大。它对输电线路的导线、引流线、绝缘子串产生极大的风压荷载，能引起线路风偏摇摆并致其放电，导致线路在台风期间故障跳闸频繁。
台风引起的跳闸所占比例仍然较大，近两年来，台风共引起江门地区110-500kV线路跳闸共50条次，其中2008年度共跳闸26条次、占总数73次的36%，2009年度跳闸24条次、占总数56次的43%。分析其主要原因，多为由于台风期间导线及跳线对塔身的风偏放电。其中重合闸重合不成功的高达12条次（2008年7条次、2009年5条次），防风形势较为严峻。
三、风偏放电的原因和分析
按现时设计规程对输电线路风速的设计规定为：离地10米高处，30年一遇10分钟的平均最大值，而台山地区按全国风压图验算，风速的基准值应取35米/秒。但近年来发生的台风，经由气象台证实，瞬时风速高达40m/s，甚至高达48m/s，大大高于设计的基准值。在水平档距、垂直档距在几百米以上的线路中，采用平无基准风速或许合适，但耐张跳线却并不合适。因为耐张跳线长度较短，强风可以在较短时间内吹动整段跳线，使得线路风偏闪络而跳闸。而台山电厂线路出线的地形令输电线路所承受的风力已超目前的设计标准，这就是近年来台山地区多次发生风偏故障的主因。
3.1 风偏放电的分析：
当强台风作用于导线上时，垂直于线路方向的风力对导线产生一个横线路方向的摇摆偏移。而摇摆幅度主要取决于风速、绝缘子、导线和金具的自重等因素。当绝缘子摇摆到一定角度后，导线与杆塔构件的安全距离减少，若小于正常运行的空气间隙时，工频电压就会击穿空气间隙并放电。而且在强风大雨的大气环境下，导线周围的电场特性与空间电荷的分布被改变，降低了空气的绝缘强度，那么即使在相同的电压下，较大的空气间隙也会发生闪络放电。
根据近年来的数据分析，“干”字型塔三相跳线是风偏放电的重灾区。接着，我就以“干”字型塔三相跳线为例，通过摇摆角计算、结合典型事故案例，分析线路风偏放电的形成成因。
3.2 “干”字型铁塔跳线风偏放电的原因分析：
耐张塔风偏主要表现在“干字型”塔中中相跳线和外侧边相跳线在大风时对塔身放电。“干”字型塔中相引线多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。
3.3 “干”字型铁塔中相跳线风偏放电原因分析
下面以铜唐乙线#20塔中相为例：选择气象工况为最大风速40m/s、气温15°C、覆冰厚度0mm。该塔塔型为GJ401-14/17,计算绝缘子风偏摇摆角如下：
表1 “干”字型铁塔风偏角计算参数表
注：上面的水平长度lh取悬垂绝缘子串的两侧跳线弧垂的一半水平距离，垂直长度lv取悬垂绝缘子串的两侧跳线弧垂最低点之间的跳离。
绝缘子水平风压：Pj＝（n+1）AjV2/1.6＝15×0.03×402/1.6=450N
绝缘子串联接金具重量：G0=2.16×9.8＝21.17N
绝缘子串全长：l＝2044+780＝2824mm＝2.824m
L＝lsinθ＝2.824sin33.26°＝1.549m
引流线距离铁塔塔材最近点为2m
四、防风加固改造方案
结合江门沿海地区特点及输电线路运行实际，分别对出现风偏放电的线路进行针对性的防风加固改造。对位于沿海的铜鼓电厂4条220kV线路出线，即220kV铜能线、220kV铜唐甲乙线、220kV铜水线的耐张铁塔的改造工程，均采用横担型绝缘子进行跳线加固。
4.1 “干”字型耐张塔中相跳线防风偏改造方案
“干”字型铁塔中相防风偏改造可以采用独立挂点的双绝缘子串加装支撑槽钢的方式进行，两绝缘子串间间距以1.5m～1.8m为宜，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，使引流线与塔身主材的空气间隙将进一步增大；另一方面，不拆除原来的单串玻璃绝缘子和选用双放风偏绝缘子串也很大程度上加大了绝缘子的自重，有效稳定跳线在台风的狂刮下而不过于大幅度频繁摆动，防止跳线风偏对塔身放电造成线路跳闸。
五、预防胜于治疗
经过科学的分析论证线路遭受强台风吹袭时发生的风偏闪络的原因，并且制定技术改造措施。我们要继续收集运行数据资料，特别是对台山沿海一带的线路走向的观测和记录，积累运行资料，便于优化管理，其次对有强风伴随暴雨共同作用下的空气间隙的工频放电为试验项目；研究输电线路杆塔上气象参数及导线风偏的在线监测系统；为能确定输电线路杆塔上最大瞬时风速、风压不均匀系数；强风作用下导线运动轨迹等提供技术数据。最后，将产生数据交与生技部门为以后新建线路的规划设计提供一个依据和参考。并建议在选择线路路径时，尽可能避免沿海平行走向、横风穿口地形；对微气象、微地形地区要提高风速、杆塔、绝缘子及金具等的安全系数，以减小线路投产后，遇到恶劣天气时有可能出现的风偏跳闸事故；绝缘子及金具因长期受外力作用造成强度衰减而发生掉串事故，真正做到预防胜于治疗。
六、结束语
文章阐述了我局辖区内220kV输电的风偏放电故障的调查及原因，制订了相应的改造方案。并在四条经沿海平行走向的220kV线路上进行技术改造，取得良好的运行效果，有效防止在台风时因风偏距离不足而引起的线路故障，有效提高输电线路的高效安全运行，为保证江门局输电线路在通道的安全稳定运行作出贡献。还应针对已技改的线路进行后期的跟踪调查，如对强风吹击的绝缘子串及金具的连接部分的检查，或可以利用停电检修时对个别绝缘子串及金具进行更换，并对它们的各个受力点的情况进行检测记录备案，为以后提高防风偏能力的技术改造提供有利数据，也为以后输电线路的新建工程和其它技改工程提供有力支持。
参考文献
[1]孙宝成 <<送电线路>> 中国电力出版社,2003.
[2]中国电力企业家协会供电分会 <<送电线路>>.中国电力出版社 1999.
论文作者:王伟雄
论文发表刊物:《电力设备》2018年第20期
论文发表时间:2018/11/13
标签：线路论文; 绝缘子论文; 跳线论文; 导线论文; 强风论文; 字型论文; 台山论文; 《电力设备》2018年第20期论文;