摘要：由于风偏闪络频繁发生，呈居高不下态势。为建设更加坚强的电网，超高压输电线路风偏故障分析与防风偏措施研究迫在眉睫。
关键词：风偏；故障；防风偏；措施
引言
随着电网建设速度的加快，电网的增大，超高压500kV交流、500kV直流输电线路风偏闪络次数多、涉及面广。导线风偏是威胁架空输电线路安全稳定运行的重要因素之一，常常造成线路跳闸、导线电弧烧伤、断股、断线等。风偏往往发生在大风天气和山区微地形气候区，在设计过程中，对当地的气候条件了解不透，就会造成杆塔头部尺寸不满足设计规程要求。由于风偏闪络频繁发生，呈居高不下态势。为建设更加坚强的电网，超高压输电线路风偏故障分析与防风偏措施研究迫在眉睫。
1 风偏故障分析
当输电线路处于强风环境下，特别是在某些微地形区，易于产生飑线风，此时强风使得绝缘子串向杆塔方向倾斜，减小了导线和杆塔之间的空气间隙距离，当该距离不能满足放电的最低电压要求时便会发生闪络。
从全国来看，近年来频繁发生500kV输电线路风偏闪络的原因，灾害性气象条件是重要的外部条件。在湖北，龙卷风将大树拦腰折断，将小树连根拔起；在河南发生的飚线风，所到之处破坏严重，最然发生的面不宽，一般在200m左右，但风力一般在10～12级左右，中心最低风速可达24.5m/s，最高可达32.7m/s以上，同时夹杂雷电暴雨，因此极易造成风偏闪络。由于风偏放电发生时伴有雷雨、冰雹等天气，空气潮湿，使其绝缘强度降低。而且在强风作用下，雨水会沿着风向形成定向的间断型水线，如果水线的方向与放电闪络路径相同，有可能使空气间隙的放电电压大为降低。因此线路发生风偏放电时一是导线风偏角很大，超过设计值，二是雨水降低了放电间隙的放电电压。此外，局部微气象，风口、山地形成风道使风力集中，也是造成风偏闪络的原因。
从输电线路发生风偏闪络的内部因素分析，发生闪络的大部分杆塔，其水平档距一般都在300～400m左右，塔头尺寸相对较小，龙卷风、飚线风很容易使该杆塔导线绝缘子串出较大的风偏，从而发生闪络。而随着导线悬挂高度的提高，风速随着高度增加，对导线的影响将会更加明显。
从输电线路设计的气象条件分析，《110kV-750kV架空输电线路设计规范》（GB50545-2010）中规定，确定最大风速时，应按当地气象台站10min时距平均的最大风速为样本，并采用极值I型分布概率模型，500kV输电线路统计离地面20米高最大风速选取。上述取值与瞬时最大风速有很大的差异，而瞬时最大风速就会大打折扣。此外，我国的各级气象台站，一般都在城郊附近，很难记录到飚线风、龙卷风的风速。因此，设计按照设计规程，依据各气象台站的观测资料确定最大设计风速，明显偏小。
2 风偏故障的特点
强风（或龙卷风、飚线风）是导致风偏放电的主要原因。根据当地气象部门证明，多次风偏故障时放电发生的区域均出现了少有的强风，在现场查询中也发现附近有大树被吹到或连根拔起的现象。强风的发生具有以下特点：
在强风作用下，导线沿风向会出现一定的位移和偏转。另外，在间隙减小，空间场强增大时，在导线金具的尖端和塔身的尖端上会出现局部高场强，使放电更容易在这些位置发生，从现场放电痕迹可观察到，一部分放电出现在脚钉、导线金具和角钢边缘尖端上。强风导致输电线路间隙距离减小、空气绝缘强度下降，从而发生风偏放点。
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3 防风偏的主要措施
经过分析，发生风偏放电最本质的原因是由于在外界各种不利条件下造成输电线路上导线-杆塔或导线-导线之间的空气间隙距离减小，当此间隙距离的电气强度不能耐受系统最高运行电压时便会发生击穿放电。
从输电线路发生的跳闸事故可以看出，除了设计风速、设计裕度不足和施工安装工艺不良等因素外，杆塔塔头尺寸过小，也是不容忽视的主要原因。
3.1 加装重锤
目前，对于跳线串，加装重锤防风偏是非常有效的方法。但是加装重锤的效果有限，因此，加装重锤不是从根本上解决悬垂串风偏闪络问题的主要措施。
3.2 加装防风拉线
现运行线路大风区大多采用加装防风拉线，对线路产生风偏可以起到很好的抑制作用。防风拉线制作与安装要求如下：
①直线杆塔（边相引流）防风拉线直接在悬垂线夹处加装延长挂板连接，中相引流可采取在跳线托架通过金具连接。
②中相引流防风拉线可直接固定在下横担；直线杆塔（边相引流）条件允许时应在本体安装支架进行固定（包括在铁塔增设固定支架等方式），当需落地固定时，应同步完善拉线防盗、接地装置。
安装防风拉线由于风偏转动不灵活，长时间的受力，线路金具易受到疲劳破坏。因此，加装防风拉线对线路运行存在安全隐患。
3.3 防止V串复合绝缘子掉串
电网建设过程中，为了节约线路走廊，减少房屋拆迁及通道清理补偿费用，，降低输电线路的造价，V串复合绝缘子在500kV输电线路中已广泛应用，尤其对于紧凑型线路意义重大。由于局部地区大风、强对流极端天气频发，处于“微地形、微气候”区域的输电杆塔易发生设备受损，V串复合绝缘子掉串即是典型事故之一。V串复合绝缘子掉串也易引起风偏故障，因此防止V串复合绝缘子掉串，也是防风的优化措施之一。
3.4 优化绝缘子型式，采用防风偏绝缘子
新一代的防风偏绝缘子其优点是绝缘子风偏摆动幅度小，增大了导线―杆塔的电气间隙；此外安装可靠，同时，充分考虑了与杆塔连接的金具，有利于后续工程技改。
通过比较防风偏绝缘子的偏移值与常规复合绝缘子的偏移值，防风偏绝缘子的偏移值要小很多。投资方面防风偏绝缘子优于瓷绝缘子和玻璃绝缘子，仅于普通复合绝缘子；防风性能方面：在不加重锤、防风拉线等防风措施的情况下，中相及外角侧的普通复合绝缘子串不能满足要求，其他型号绝缘子均能满足要求，即使在40m/s情况下，防风偏绝缘子也能满足要求。输电线路中，对于绝缘子的应用要求，当不能满足风偏角要求的绝缘子串采取加装重锤或防风拉线的措施。
3.5 输电线路风偏校核的主要方法――间隙圆法
间隙圆法，即直接在设计图纸上做图，确定每基杆塔的最大允许风偏角，然后根据最大风偏角来校核各种气象条件下的风偏。这种方法适合于手工校核，需要校核人员查阅大量图纸资料，获取相关数据，然后作图分析，劳动强度大，效率不高。
为了提高工作效率，从风偏角计算和风偏校核两个方面入手，设计计算机模型，将计算器手工计算，作间隙圆等工作通过建立数学模型，编写计算机程序，实现了输电线路风偏校核的电算化。
4 结束语
造成风偏放电的原因可以分为外因和内因两方面。其外因是自然界发生的强风和暴雨天气；内因是输电线路抵御强风能力不足。因此需要研究内外两方面的影响因素，从设计参数、运行维护、试验方法等方面分析存在的问题，采取针对性的解决措施和方法，减少输电线路风偏放电的次数，提高线路的安全运行水平。
论文作者:周凯,郭可贵,焦玉平,王远,沈杨
论文发表刊物:《电力设备》2017年第25期
论文发表时间:2017/12/30
标签：绝缘子论文; 杆塔论文; 输电线论文; 导线论文; 线路论文; 强风论文; 路风论文; 《电力设备》2017年第25期论文;