输电线路防风偏措施研究白张

输电线路防风偏措施研究白张

白张土登贡嘎罗布

(国网西藏电力有限公司电力科学研究院西藏拉萨850000)

摘要：风偏是一种由风引起的导线摆动现象，风偏的形成一般取决于两个方面因素，即风激励和线路结构与参数。输电线路风偏对线路安全运行极具威胁而又颇为复杂，由于风偏的角度很大，轻则造成相间闪络、金属夹具损坏，重则造成线路跳闸停电、拉倒杆塔、导线折断等严重事故，从而造成重大的经济损失。因此输电线路设计中对风偏的控制十分必要。

关键词：输电线路路；防风偏技术措施；分析；应用

引言

纵观整个电力行业，输电线路承载着输送电力的重要作用，如何更好的保障输电线路路的有更强的抵御自然因素的能力是相关专业者需要共同面对的重要问题。本文对输电线路路防风偏技术措施进行了一定的分析，对防风偏技术措施的应用进行了一定的阐述，以帮助相关行业人员更好的应对输电线路出现的风偏问题。

1.风偏的定义及风偏的危害

风偏是威胁架空输电线线路安全稳定运行的重要因素，它经常会给输电线路带来很严重的破坏，如线路跳闸，导线电弧烧伤，断线等问题。而风偏经常发生在相关的具有大风天气的气候区。如何更好的让输电线路路应对风偏问题，是相关专业者的一道难题。

2.架空输电线路台风灾害类型综述

台风多发地区输电线路路的风灾事故可分为以下几类:跳线(含跳线串)风偏闪络跳闸、悬垂串风偏闪络跳闸、断股、断线、掉串、倒塔等,其中以风偏闪络居多。对于上述事故类型,必须在设计、施工、运行等阶段采取相应的措施,降低其发生概率。

3.防风加强思路

目前高压输电线路的防风加强方案可参考的成熟经验较少,可从以下三方面进行研究。(1)分析风灾形成的必要条件,从客观上为防范风灾事故提供依据。(2)通过国内新、旧规程的对比来研究相应的防风措施。(3)通过对比国外(日本、美国等台风多发国家)的建设标准,借鉴其防风理念,提出相应的措施。

3.架空线路防风措施

防风措施应区分已建和新建的线路,但新建线路的防台风措施可以对已建的线路提供参考,本文重点研究新建线路的防风措施。

3.1避开台风区

避开台风区是最根本、最有效的防台风措施。如果能够优化路径的选择,完全或者局部避开海边10km内的强风区域,那么线路的安全性将得到大大提升。

3.2加强台风观测

合理选择设计风速对于强风区内规划的线路,合理选择设计风速是首要的问题。目前设计风速的选择方法有三种,一是利用气象台站的观测资料进行统计计算,二是通过风压分布图查找,三是根据运行经验确定。上述三种方法都有一定的局限性,对于强风区的规划线路,应提前开展风速观测,为规划线路的风速取值提供依据。

3.3强风区域内适当提高设计基准风速

对于沿海10km以内的重要的新建线路,可考虑适当提高设计基准风速。由于海岸线附近气象台站分布较少,而风压图所查阅到的沿海区域的风压值误差较大。在此情况下,可考虑将沿海10km内新建线路的设计基准风速提高5%,大约2m/s。

3.4防风型导线的应用

防风型导线主要是指型线、低风压导线等,这类导线在相同铝截面的下具有更小的风荷载,因此,适用于强风区域。另外,对于220kV线路也可以考虑减少导线分裂根数,以此来降低整体的线条风荷载。

3.5跳线加强方案

跳线计算用的风压不均匀系数α为1.0,计算相对保守,可提高至1.2。在此基础上,还可采用防风性能更好的跳线型式。(1)采用刚性跳线。刚性跳线是将引流线弧垂部分采用刚性固定,从而避免产生弧垂。相对于软跳线,刚性跳线整体风偏摆动范围小,基本上可解决软跳线中常常出现的风偏闪络问题。(2)采用固定型跳线串。固定型跳线串其原理就是将整串跳线串(复合绝缘子)一端通过线夹连接跳线,另一端垂直固定在铁塔上,绝缘子串不能自由摆动,避免了由于跳线风偏闪络引起的线路跳闸事故。

3.6缩小耐张段长度的加强方案

经过微地形、微气象等区域时,应适度提高该段线路的防风能力,并控制线路的耐张段长度。这样做一方面可以控制各档不平衡张力的累积总量,另一方面当发生断线或者倒塔等严重事故时可以控制事故范围。

3.7悬垂串加强方案

直线塔在工程中使用数量较多,如果建成后改造则工程量巨大。因此,悬垂串的防风措施在线路新建的时候就必须要有充分的考虑。首先,与塔身连接的第一个金具其受力较为复杂,应适当加强。另外,直线塔相邻两侧档距相差较大时,易引起断股等事故。对此,当档距较大或者相邻两侧档距相差较大时,导地线悬挂点处应加装预绞丝护线条。

3.8优化绝缘子型式

某绝缘子公司合作开发了新一代防风偏绝缘子。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；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。

初步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。价格方面防风偏绝缘子优于瓷绝缘子和玻璃绝缘子，次于普通复合绝缘子；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。一般工程复合绝缘子运用中，对于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。

3.9杆塔及基础加强方案

针对主网线路杆塔的风灾事故原因,可从以下几个方面考虑杆塔防风措施。(1)考虑埃菲尔效应。曲线形杆塔斜材的埃菲尔效应,一般可采取折减系数法和剪力比法进行计算,计算中考虑“埃菲尔效应”后,可增大塔身斜材的截面尺寸,以提高不均匀的风作用下的铁塔承载能力。(2)提高杆塔刚度。输电塔的刚度对其抵抗动力风荷载的能力影响很大,刚度越大受动力影响越小,因此在铁塔设计中,增大铁塔刚度,降低杆塔的风振响应。(3)优选杆塔构件。钢管体型系数比角钢小,在沿海地区优先选用钢管塔,可有效降低挡风面积。(4)铁塔与基础连接采用地脚螺栓。铁塔损害的概率远大于基础,铁塔与基础连接采用地脚螺栓形式替代插入角钢形式,可使杆塔受损后基础可继续利用,缩短抢修复电时间。

3.10风偏的监测系统

输电线路风偏是威胁架空输电线路安全稳定运行的重要因素之一，输电线路发生风偏，导致了线路跳闸停运，给电网的安全稳定运行造成了较大的危害，并且风偏的发生常伴有大风和雷雨现象，给故障的判断及查找带来一定的困难，输电线路采用风偏监测系统，可以实现对架空输电线路绝缘子串、耐张塔跳线、档中导线的风偏角、偏斜角，及对地电气间隙进行实时的在线监测，同时采在使用过程中，维护人员通过上传至监控中心的监测数据不仅可以了输电线路风偏（舞动、弧垂）的情况，还能全面收集和长期积累数据资料，为输电线路设计、运行维护提供大量真实的基础数据。

结束语：

输电线路是我国电力系统中十分重要的环节，只有有效的解决风偏问题，才能让输电线路更好的发挥其输送电力的价值，才能降低在大风气候中，对输电线路路的破坏，才能有效的使得输电线路更好的发挥经济效益和社会效益。

参考文献：

[1]陈雄伟,罗永吉.输电线路路风灾成因分析[J].城市建设理论研究,2017.

[2]张禹芳.我国500kV输电线路风偏闪络分析[J].电网技术措施,2017.

[3]GB50545-2010,110～750kV架空输电线路设计规范[S].

[4]DL/T5092-1999,110～500kV架空送电线路设计技术措施规程[S].