500kV输电线路 防风偏措施探讨

500kV输电线路 防风偏措施探讨

柯磊、刘丙财、杨兴、胡燮、刘如海

深圳供电局有限公司 广东省深圳市 518001

摘要：总结实际工作经验来看，电力系统的安全稳定运行会受天气原因而产生严重的影响，500kV输电线路一般都处于户外，所以很容易发生风偏故障的问题，对500kV输电线路的稳定性有严重的影响。本文从500kV输电线路产生风偏的原因、规律和应对措施进行了探讨，希望能给业界同行提供参考。

关键词：电力系统；500kV输电线路；防风偏；措施

1 风向偏差概述

风偏转是这样一种现象，其中架空的500kV输电线路被风移动，到塔架的距离小于最小安全距离，这可能导致线路放电跳闸失败。如果三相线向同一方向移动，并且各相线之间的相对距离基本不变，则不会发生相间放电事故。如果导体由于除冰和风而在不同的时间被冰覆盖，则线路的位移会将其归类为线路跳动。

2 500kV输电线路风偏的原因

线路风阻跳闸的主要原因是大气环境中各种不利条件导致的线路间隙不足。如果间隙的电气强度不能承受系统的工作电压，则会导致击穿放电。在强风或强风的作用下，悬挂绝缘子串会向塔架倾斜，从而减小导体和塔架之间的气隙。当间隙宽度不能满足绝缘强度要求时，就会发生放电。如果风不超过设计，风的叠加仍会导致风阻失效。在理想条件下，绝缘子串在悬架周围具有规则的谐波振荡，并且安全距离内的摆动幅度不会导致风阻故障。但是，如果绝缘线在与振荡方向相同的方向上受到一或多个风的影响，则绝缘线的振荡能量将增加，直到距离不符合要求，并且会发生风向偏转故障。

3 3500kV输电线路风偏发生的规律和特点

3.1 风偏多发生在恶劣气象条件下

多年来对每个区域500kV输电线路的风偏事故进行调查分析，当500kV输电线路出现风偏故障时，这个区域多出现强风，而且多数情况下有强降雨、冰雹等局部对流强烈的天气。一方面，在强风作用下，导线相对于塔体具有恒定的位移和偏转，导致空气放电间隙会变小。另外，雨和冰雹降低了导线和塔之间的工频放电的电压，并且两者一起作用，它导致线路出现风偏故障。

3.2 放电烧痕明显，放电路径清晰

从放电路线的角度来看，有三种主要形式的风偏：导线放电到塔架构件，导线之间的放电，以及导线放电到周围物体。它们有一个共同的特点就是，在发生风偏并且放电路径清晰后，导线或导线侧配件上的烧痕显而易见。当导线放电到塔架构件时，主放电点主要位于钉子的突出位置和角钢的末端，当导线放电到周围物体时，导线上放电痕迹的长度不低于1m。

3.3 风偏重合闸成功率低

因为风偏跳闸通常在强风等恶劣的天气中发生，强风的持续时间通常会超过重合闸的时间，因此当重合闸启动时，放电的间隙依旧很小。而且当重新闭合被激活时，系统中会出现一定的幅度的操作过电压，会使得间隙再次发生放电。所以，如果在线路上发生风引起的跳闸，则重合闸的成功率通常都比较低，这对电源的可靠性具有严重影响。统计结果显示，大部分的500kV输电线路出现风偏故障都会使得500kV输电线路出现计划之外的停止运行。

3.4 风偏放电发生地域不确定

根据电网公司风偏事故的统计结果，风偏包含的范围很广，大部分故障发生在地形和地貌没有明显的特征的区域。结果使得输电传输线的改造范围变大，并且风偏事故处理变得困难。风偏事故是电网正常运行中的主要安全隐患，当发生风偏的事故时，将导致巨大的经济损失。所以，对于高压500kV输电线路的防风偏措施的研究正引起工程界的关注。传输线风偏研究和有效防风技术的详细研究有着重要的工程意义和技术经济优势。

4 风偏的放电路径

500kV输电线路在发生风偏时的局部放电路径包括三种形式：①输电线路向附近物体的放电； ②将绝缘子排放到塔杆本身； ③将排水管线排放到塔杆。这三个放电路径有一个共同点，即电源线可能有明显的燃烧痕迹，从而可以明显地发现因风灾引起的传输线损坏。在许多情况下，显示的燃烧长度至少为100 cm，并且明显燃烧了周围的物体，并且在物体周围有烧焦的黑痕迹。绝缘子向直线塔体的排放通常发生在地形复杂或距离较远的区域。这种风偏故障引起的放电轨迹比较长，与地面的距离也比较大。从塔排水管线到塔主体的排放主要是由于强风的影响。跳线式绝缘子摆动到钢塔上，缩短了主要材料与塔排水线之间的距离，因此放电现象和放电痕迹非常明显。输电线路的风偏事故是指输电线路在强风速的恶劣天气条件下对周围建筑物，树木和塔的放电行为，以及输电线路与其他导体之间的气隙变小，从而导致击穿电压500kV输电线路的增加和跳闸。一般而言，如果不能及时消除500kV输电线路的风阻故障，或者发生短路，事故的范围将会扩大，还会产生进一步的不利影响。 500kV输电线路最常见的风偏故障是500kV输电线路向塔架本身放电。

5 防风偏措施

5.1 加装防风拉线

防风拉线主要设置绝缘材料以及拉线，并固定悬挂绝缘子串和导线，以避免在恶劣天气条件下对杆塔发生放电。在导线的逆风侧，使用一种复合绝缘材料来悬挂导线，并且通过电缆固定支架的类型以固定支架或电缆的底座。为了防止强风，下拉线给铁塔横担施加过大的下拉力，导致横臂变形，线路复合绝缘子的最大摆角控制在30~50°的范围内，拉线下端较轻的重量用于控制拉线张力。在没有风的环境下，拉线由于重量而保持垂直的状态，并且在最大风偏的条件下，电缆的最大行程受到滑道终端的限制。

5.2 氟硅橡胶导线护套

氟硅橡胶是一种新型的有机合成材料，有着较高的性能，有着优异的电学和物理化学性能，对长期耐电场和耐臭氧性特别有效，并具有自然环境中材料的长期机电性能。在绝缘子串末端的导线安装具有一定厚度的氟硅橡胶护套（风偏导体保护套）是抑制风偏放电的有效方法。

5.3 采用防风偏绝缘子

强风是绝缘子裙边损坏的关键外部原因。在风速和频率的影响下，开口处存在偏压变形和周期性振动。周期应力集中发生在根部护套和芯棒的护套的交叉处，导致绝缘体中的硅橡胶材料的应力疲劳，最初的裂缝将出现，最终成为一个伞裙破损。由于绝缘子的结构，防风偏绝缘子的部分绝缘体目前已经减小了绝缘子的风载荷，减少了自身的风偏，改善了绝缘子末端的接头，直接固定式连接到杆塔横担，减少绝缘子风偏，确保与塔身的气隙。

5.4 防风偏绝缘拉索

防风部分绝缘拉索通过将杆体和杆体的两个端部串联连接而形成。杆体包括杆里面的内杆芯和外伞裙，伞裙是硅橡胶复合材料。按照塔型的差异，防风部分绝缘拉索设计有弹性和刚性，主要区别在于棒芯是硬质环氧玻璃纤维棒还是柔性高强度尼龙材料。另外，可以使用长度能够调节的绝缘拉索来满足不同的安装距离要求。绝缘拉索安装在铁塔的主体上，当悬垂串受到强风的影响被摆向塔身时，它会被绝缘拉索挡住，从而保证导线与铁塔之间的安全距离。

6 结语

500kV输电线路的风闪击过程主要包括以下几种形式：导体使塔架部件放电，导体向周围物体放电。通过有效清洁500kV输电线路走廊，可以解决导体向周围物体的放电问题。导体通常向塔架组件放电，因此有必要采取相应的预防措施。

参考文献：

［1］王声学,吴广宁,范建斌,等.500 kV输电线路悬垂绝缘子串风偏闪络的研究［J］.电网技术,2008,32（9）：65-69.

［2］张殿生.电力工程高压送电线路设计手册［M］第二版.北京：中国电力出版社,2002.

［3］林毓锜,陈瀚,楼志文.材料力学［M］.西安：西安交通大学出版社,1994.

［4］乐波,候镭,王黎明,等.330 kV紧凑型线路V型合成绝缘子的荷载性能研究［J］.中国电机工程学报,2005，25（15）：91-95.

［5］范建斌,武雄，黄志秋，等.Y型绝缘子串交流和直流电压分布特性［J］.电网技术,2007,31（14）：6-9.