500kV输电线路风偏跳闸的分析研究

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　2004年　　8月HighVoltageEngineeringAug.　2004

第30卷第8期

・9・

500kV输电线路风偏跳闸的分析研究

胡　毅

(武汉高压研究所,武汉430074)

摘　要:为预防和减少风偏跳闸,分析了2004年六七月华中地区连续发生的风偏跳闸现象,发现故障放电发生区

域及时段均有强风伴有大或暴雨,杆塔构架或金具和导线均有路径明晰的电弧烧痕;重合闸均不成功,强风消失后均试送成功。分析认为风偏放电的主要原因有①强风使导线风偏角过大;②暴雨降低空气间隙的放电电压;③设计对恶劣气象估计不足。因此对发生了故障的线路,耐张塔跳线加装跳线绝缘子串和重锤,直线塔的绝缘子串加装重锤;对已调爬或换装了加长型合成绝缘子的交直流线路则结合所在区的气象条件全面校核风偏间隙;对档距中的树木、边坡等亦应校验风偏。关键词:线路　风偏跳闸　强风暴雨中图分类号:TM726　　　文献标识码:A　　　文章编号:100326520(2004)0820009202

StudyonTripCausedbyWindageYawof500kVTransmissionLineHUYi

(WuhanHighVoltageResarchInstitute,Wuhan430074,China)

Abstract:Inordertoreducethetripcausedbywindageyaw,thewindageyawtripsinHuazhongareainJuneandJuly,2004areanalyzed.Inthseecasesthereisstrongwindandheavyrain.Therearctraceontower,hardwareandconductors,thereclosingwerenotsuccessful.Closingweresuccessfulafterstrongwind.Themainreasonofwindageyawdischargeare:1)Thewindageyawistoobigduetostrongwind;2)Thedischargevoltagereduceduetoheavyrain;3)Estimationofscurvinessofmeteorologicalconditionisnotefficient.Addingtheheavypunchorjumperlineinsulatorstringondeadendtowerjumperline,addingheavypunchoninsulatorstringontangenttower,checkingthewindageyawgapcombiningwithmeteorologicalconditionandcheckingthewindageyawfoetree,mountainslopearenecessarymeasuretopreventdischarge.Keywords:transmissionline　windageyawtrip　strongwindandheavyrain

0　引　言

2004206/07,大风导致的500kV输电线路风偏

2　原因分析

211　强风是导致放电的直接原因

跳闸明显增多,先后在河南、江苏、山西、山东、湖北、湖南等地连续发生,严重影响了系统的安全稳定运行,为找出事故原因,实地调研了气候环境、地形地貌、线路布置、设备状况并登塔检查了放电位置、烧痕状况,还查核了线路的设计、雷电定位、保护动作、故障录波等资料,明确了这些跳闸原因均为强风引起的导线风偏放电。本文就此进行深入分析。1　故障特点

根据气象报告和现场查询,放电区域均出现少有的强风即所谓飑线风,其特征为:①常发生在局部

区域(范围可小至几至十几km2)并形成一定宽度的风带;②风力强劲,瞬时风速可>30m/s;③生成快、消失快、阵发性强,持续时间数十min以内;④多发生在六七月;⑤常伴有雷雨和冰雹。此现象每年都有,但今年尤为强烈(江苏萧县气象局故障时记录到最大风力3217m/s),强风减少了空气间隙。

对某故障杆塔,找出距横担下平面为hb的塔身放电烧痕点,由绝缘子串下端引线风摆轨迹找出通过放电点的最短放电路径线,得出故障时的绝缘子串风偏角β和间隙距离dg,并在一定风压不均匀系数α下,反推出风速v。在α取0161(500kV第二代杆塔设计值)时放电发生的瞬间风速达36.3m/s(见表1),超过原30m/s的最大风速设计条件。当然,如α取较大值0175(500kV第一代杆塔设计值),则反推出的v相应减小,为33m/s。

此次风偏放电的线路有单、双回线,塔型有耐张、直线塔,耐张塔是跳线对杆塔构架放电,直线塔是导线或金具对塔臂放电,线路故障具有以下特点:

①放电区域及时段均有强风出现,伴有雷雨和冰雹;②多数故障点无明显的特殊地形地貌;③杆塔上曲臂构架和导线(或金具)上均有明显电弧烧痕,放电路径明晰;④直线塔风偏放电较多,在21起中占19起,耐张塔放电仅2起;⑤重合闸均不成功,强风消失后则均试送成功。

・10・Aug12004　　　　　　　　High　Voltage　Engineering　　　　　　　　Vol.30No.8　

表1　绝缘子串风偏角和放电间隙距离推算值

Tab.1　Windageyawangleanddischarge

distanceofinsulatorstring

放电点

12

hb/mm

dg/mm

β)/(°

51.8240.16

v/(m・s-1)

间隙减小时导线金具和杆塔构件的尖端上出现局部

高场强,该处更易放电。现场观测到脚钉、防振锤和角铁边缘尖端上的放电痕迹亦是明证。

另外随着电网发展和输电线路所经区域增多,遭遇强风袭击的概率也增加;部分线路在调爬改造中增加了绝缘子片数,而杆塔结构及间隙在原设计中已定,增加串长相当于减小了风偏间距的设计裕度,这也是造成近年风偏跳闸增多的原因之一。4　整改措施及建议

411　当前应采用的措施

1)调爬或更换了加长型合成绝缘子的交、直流

27603225

10001940

36.329.7

　　气象资料给出的风速与反推出的风速有一定的

偏差,原因为气象观测站一般在城郊接合部,所测数据为距地10m高度处的风速,而飑线风有小区域性及阵发性,风力最强劲的区域并非恰好在观测站附近,而且导线、绝缘子的悬挂高度一般为20～30m,按规程需乘以对应的高度增加系数,风速高于气象部门的数据是合理的。212　暴雨及冰雹降低空气间隙的放电电压

强风使暴雨形成定向性间断型水线,如其定向与闪络路径相同,可降低空气间隙放电电压。213　设计对恶劣气象条件估计不足线路应结合所在区域气象条件全面校核风偏间隙。

2)发生故障的耐张塔跳线和其他转角较大的无跳线串的外角跳线加装跳线绝缘子串和重锤。

3)发生故障的直线塔的绝缘子串加装重锤,单串如加重锤不符要求,可将其改为双串倒V型以便加装双倍重锤,减少强风时导线风偏角及悬挂处的扭转,确保间隙足够。

4)加强线路走廓障碍物的检查清理,档距中的树木、边坡等亦应进行风偏校验,消除隐患。412　今后开展的工作

1)设计方面,强风多发地带的新建线路,直线塔的三相导线可采用V型串悬挂,转角较大的无跳线串的耐张塔外角应挂装跳线串甚至加挂重锤。

2)运行方面,应加强送电线路所经区域(包括微气候区)的气象资料特别是飑线风的数据(包括发生时段、频率、风速、区域等)收集,并加强导线风偏的观测,积累运行资料。

3)科研试验方面,①开展暴雨和定向强风下空气间隙的工频放电试验,得出数据及曲线,为风偏设计提供技术依据;②研究输电线路塔上气象参数及导线风偏的在线监测系统,以确定线路杆塔上最大瞬时风速、风压不均匀系数、强风下的导线运动轨迹等技术参数;③探讨设计中气象条件的选定(各种不利气象条件的组合、风偏计算中的参数等)。

4)设计方面:对微气象区特征明显,飑线风频发地带,应考虑到最不利的气象条件组合,适度提高风偏放电的设防水平和裕度。

参

考

文

献

实际风速超过设计最大风速30m/s,设防水平不高,如耐张塔的外角跳线上未安装跳线串。214　其他原因的排除

对雷电定位监测数据、故障录波数据及波形,线路地形地貌,线路设备(包括绝缘子、避雷线、接地电阻、接地引下线)状况等的全面调研基本上排除了雷击、污闪、鸟害等其他原因。3　放电机理及影响因素

强风增大导线风偏角,导线与杆塔构件的空气间隙明显减小时可能在工作电压下发生击穿。文[1]规定,海拔<500m及500～1000m的线路,最小空气间隙分别≮112和113m;此次放电线路海拔<500m,根据直线塔导线和杆塔构架上的电弧烧痕(尽管大风中电弧烧痕点有一定分散性)可反推出工频放电时间隙已<112m。

1)已有数据表明[2]无雨、无冰雹时四导线与杆塔构架间1、112m空气间隙的工频闪络电压值分别约350、420kV,仍高于正常工作电压,但大风下暴雨形成的雨线使间隙放电电压降低。

2)风偏跳闸与单纯雷击跳闸重要区别之一是:重合闸前者常成功,后者常失败。因为风的连续性使导线与杆塔的间隙在重合闸时仍保持着减少,而且第一次放电空气游离使间隙中导电离子增多,绝缘强度降低。另外,重合闸时系统中的操作过电压使导线在风偏摆动时再次击穿,这第二次击穿在间隙距离较大时即可发生,杆塔上的放电烧痕位置即是明证(见表1中,1、2点的hb数值)。

3)强风使导线沿风向出现一定的位移和偏转,

[1]DL/T5092-19991110kV～500kV架空送电线路设计技术规程[S]1[2]东北电力设计院1电力工程高压送电线路设计[M]1北京:水利电力出版

社,19921

(收稿日期　2004207220)

胡　毅　1955年生,1982年毕业于华中科技大学,硕士,教高,从事高压输电

线路运行及研究工作。