王超

摘 要：導線的風偏對產生輸電線路安全和穩(wěn)定運行的一個比較關鍵的因素，因為導線風偏問題的產生，經常會出現線路跳閘、導線電弧出現問題。風偏是一般發(fā)生在大風的天氣中，而且一般會出現在山地地區(qū)。在對輸電線路進行設計的環(huán)節(jié)中，由于對一個區(qū)域的環(huán)境不是特別了解，在設計桿塔頭時不能按照輸電線路的型號來設計，桿塔頭的設計是不滿足規(guī)格的。該文通過對實際的例子分析，探討輸電線路因為風偏產生的跳閘問題，分析輸電線路設計軟件的設計，在對架空輸電線路的設計和使用的過程中，分析復合絕緣子的功能，對風偏的角度進行分析的基礎上，從而提高架空輸電線路防風偏的有效方法，提高輸電線路運行的安全性和可靠性。

關鍵詞：風偏 跳閘事故 分析

中圖分類號：TM726 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2015）09（c）-0065-02

為了能夠在輸電線路運行的過程中避免風偏現象引起的跳閘事故，文章通過分析一個由于風偏問題產生跳閘事故的案例，發(fā)現在跳閘事故發(fā)生的現場都是多風和多暴雨的地區(qū)，在桿塔上出現了電弧燒壞的問題，而且導線也被破壞，在對重合閘進行分析時，發(fā)現有近80%的概率是失敗的，在大風過后再進行實驗，重合閘的概率比較高。所以，本文認為風偏放電產生的原因主要有強風使導線的風偏角增大，暴雨天氣會降低空氣中的放電電壓，在對輸電線路設計的時候不能夠正確的分析當地的天氣情況，不能合理的處理當地的微氣候。所以，當輸電線路發(fā)生故障的時候，耐張塔跳線的絕緣子串和重錘，而且要使出現問題的桿塔及時搶修和更換，或者將桿塔架設的更高。根據當地的氣候條件，充分地分析風偏的間隙，在檔距中，應該對當地的植被和邊坡等風偏進行檢驗。

1 問題的分析

1.1 跳閘情況

某線路為220 kV，其光纖縱聯(lián)保護動作出現跳閘的問題，重合閘的動作出現失敗的問題，而且與其并列的線路受到了雙高頻保護動作，重合閘的動作失敗。其光纖和高頻零序保護動作先后出現了三相跳閘的問題，而且重合閘沒有任何的反應。

1.2 故障的檢查情況

輸電線路的運行人員對兩條線路進行了檢查，在輸電線路的通道中沒有發(fā)現樹木傾倒的問題，然后檢查人員有根據估算的事故位置，攀登到塔上檢查，發(fā)現塔身出現了放電的問題，引起跳閘的原因在于桿塔的導線受到了強風的破壞，導致了塔身的拉線出現放電的問題。

1.3 當地的氣候條件

按照當地的氣象局的資料分析，當地在出現輸電線路故障的時候，其出現了大風天氣，而且還伴有暴雨，其風速能夠達到19 m/s，針對鄰近地區(qū)的氣象條件，當時的風速的最大值能夠達到30 m/s，該地在強風中伴有暴雨和冰雹。

1.4 事故分析

架空線路在運行的過程中受到了風的作用，在水平力的影響下，其產生了水平方向的移動。為了能夠確保輸電線路事故現場的安全，針對《架空線路運行方案》進行分析，架空線路在產生較大的風偏問題之后要與周圍的物體保持距離，確保周圍物體的安全。對上述輸電線路事故發(fā)生的原因進行分析，其主要原因在于導線與桿塔的距離過勁，所以，一旦出現了風偏問題時就會使導線和桿塔接觸，但是，線路在出現風偏問題的時候，其不一定是發(fā)生在檔距的中心位置的，在對導線的風偏角度進行計算的時候，應該分析檔距中最大風偏的距離，才能夠確定架空線路運行中出現故障的位置。

在架空線路運行中，其要受到自身重力的影響，會出現垂直的力。而且，由于風速的不穩(wěn)定，其還會受到水平方向力的沖擊。在對架空線路計算時，一般都將其視為柔性的架空線，大風產生的壓力和自身的重力產生的力都沿著自身的方向平均的分布。所以，導線會受到水平的力和垂直的力同時的作用，可以運用綜合比載的方法，對大風對線路運行的影響進行模擬。在對垂直方向和水平方向的比載共同影響下架空線路進行計算，就能夠分析水平方向和垂直方向的力對架空線路的影響。對水平方向內任意一點的檔距的弧垂進行計算，然后分析垂直方向內任意一點的檔距的弧垂。分析架空線路的長度和質量，然后計算出架空線路的橫截面積，在架空線路的重力加速度和風速不均勻系數是已知的情況下，分析風壓以及風向與線路形成的角度。

在風偏問題發(fā)生后，要確保桿塔是在風偏出現位置的安全線以外，才能夠確保輸電線路不出現故障。

2 事故發(fā)生地點的數據分析和計算

通過對事故發(fā)生現場的分析，故障發(fā)生地點的檔距為500 m，桿塔的導線的掛點高位50 m，對輸電線路所在區(qū)域的氣溫、風速等問題進行了分析，結果如表1所示。

一般來說，最大風的天氣和最高溫的天氣不可能同時出現，所以，在表中的第六種情況出現的可能性是比較小的。按照當地的氣象數據分析，在分析表中的第四種情況時，大風是與導線垂直的，此時導線的位移是19.34 m，通過對《架空線路運行方案》的分析，在對風偏情況進行計算時，導線與周圍物體的距離應該是在5 m以上的，但是，在對上述的案例分析的時候，其是達不到要求的。所以，在出現大風天氣時，導線就直接與桿塔接觸。在事故發(fā)生后，對事故進行了解，盡管設計人員也對導線的高度和水平距離進行計算，但是，在測量時也是存在著誤差。

3 故障的特點

在風偏發(fā)生引起跳閘后，輸電線路的電壓等級為11級，耐張塔在跳閘時會對桿塔放電，直線他對導線和塔身的拉線放電。按照氣象的相關資料分析，在故障發(fā)生的地點都伴有很強的風，而且導線上會呈現出很多的放電點，在故障發(fā)生時重合閘都是失效的，故障都為瞬間故障。

在風偏問題發(fā)生后，其放電的領域是比較廣的，而且會多次放電，其影響的范圍是很大的。在風偏發(fā)生后，會引起嚴重的閃絡問題，在單回線和雙回線中都會發(fā)生閃絡問題。在耐張塔和直線塔中也會出現不同程度的閃絡問題，在張塔中，會出現跳線對桿塔的結構放電。風偏引起的閃絡問題時在大風和暴雨的天氣產生的，跳閘現象比較明顯，而且其放電的路徑是比較清晰的，很多情況下，風偏閃絡問題是在工作電壓不穩(wěn)定的情況下發(fā)生的，而且重合閘是失敗的，導致線路不能正常的運行，導致供電部門不能及時地提供電量，使供電部門的經濟受到很大的影響。

4 風偏引起線路跳閘的主要原因

4.1 強風是導致風偏放電的最主要的原因

按照當地的氣象情況分析，在發(fā)生風偏問題的地區(qū)都具有強風天氣，甚至有大樹被吹倒的問題。這種氣候很常見，空氣對流會產生很大的力量，在地區(qū)內會呈現出明顯的微氣候特征，而且大風現象發(fā)生的范圍不是很大，一般都是在校區(qū)域內產生。其風力是非常強的，風速一般都在50 m/s以上，而且這類天氣一般是發(fā)生在春季，還會產生沙塵暴天氣。

在大風的影響下，導線受到大風的推動會發(fā)生偏移，導致導線與桿塔之間的距離減小，而且還會出現較大的空間場強，場強尤其是會集中在塔身合的尖端上，而且很容易發(fā)生放電問題。從故障現場放電的情況分析，放電還很容易出現在桿塔的邊緣部位。大風天氣導致絕緣子串與桿塔的距離偏近，引起絕緣子串傾斜的問題，而且會導致線路的電壓降低，如果電壓不能夠滿足基本的要求時就會發(fā)生閃絡問題。在大風情況下，還會出現暴雨和冰雹天氣，會導致放電的電壓降低。通過相關的實驗可以表明，暴雨天氣會使電壓降低10%。所以，應該強化對局部環(huán)境的分析，很多閃絡現象時在風速過大的情況下發(fā)生，是因為在設計中，沒有針對一個地區(qū)的最大風速設計。很多桿塔的絕緣子串的材料發(fā)生變化，導致了風偏放電。

4.2 沙塵暴使空氣間隙的絕緣強度減弱

在風偏發(fā)生時，常常是在伴有沙塵暴的天氣，通過相關的分析，可以看出沙塵暴會導致空氣間的間隙擊穿電壓，在雷電的作用下，沖擊電壓會增強，使放電不能均勻的分散，而且對放電的伏秒特性產生不利的影響。放電特征發(fā)生很大的變化是由于陰極的表面各類沙塵的堆積引起的。沙塵的堆積會導致絕緣子發(fā)生閃絡的問題，進一步引發(fā)電壓降低的問題，而且閃絡的部分會隨著電量的增大而減小，風速也會越來越大。所以，當線路發(fā)生偏移時，其放電的過程中會產生很大的風偏角，如果風偏的角度比設計的角度要大，就會發(fā)生故障。沙塵會使放電間隙的放電電壓減小。在對沙塵天氣對輸電線路風偏問題的影響分析時，可以通過建立風偏角模型的方法，這種方法是將絕緣子串和導線當作剛體，這時，在受到強烈的風吹時其是不會發(fā)生變形的，將大風產生的壓力當作靜態(tài)的受力，所以，其能夠平衡的施加在導線和絕緣子串上。所以，導線和絕緣子的風偏角是在二者受力均勻的情況下最大。

如果力矩不會發(fā)生變化，那么，導線和絕緣子產生的最大的風偏角應該是在靜力平衡的狀態(tài)下產生的。分析垂直于導線方向的水平風的荷載，可以發(fā)現其絕緣子的重力也會對風偏產生影響。風速也會對風偏角產生影響，在計算控制中的間隙距離的時候，應該是在最大風速的前提下計算的。

4.3 設計上存在的問題

在產生風偏的跳閘輸電線路中，在正常情況下，風速小于30 m/s是不會發(fā)生風偏的問題的，但是，由于地區(qū)的微氣候比較明顯，在微氣候發(fā)生的地區(qū)，風速會非常得大，在對輸電線路設計時，如果只是站在整體的角度對一個地區(qū)的氣候狀況進行分析，但是沒有考慮到局部微氣候對輸電線路的影響，那么就會導致大風引起風偏的問題。而且，在對輸電線路設計的過程中，如果對成本問題過分的額考慮，在設計桿塔的時候就會出現桿塔尺寸偏小的問題，導致桿塔的風偏裕度過小。而且輸電線路在運行的過程中，絕緣子串會出現合成和更換的問題，桿塔的絕緣子的長度會發(fā)生變化，在原有的設計中，導致桿塔和輸電線路的距離過小，在風偏現象發(fā)生時，就會產生線路的跳閘。在耐張塔的設計中，如果不能進行引流線的設計，那么，如果引流線的長度不夠或者長度過長，就會導致絕緣子串不能夠穩(wěn)定的運行，造成風偏跳閘的問題。

5 防止因為風偏引起的線路跳閘的措施

5.1 采取的措施

5.1.1 完善輸電線路防風偏設計

采用中相引流的方法不能夠有效地防止風偏的問題，那么，就應該通過安裝重錘的方式，在線路的建設中，應該采用的是符合型的防塵支柱絕緣子，配合防風拉線一同使用。如果線路在設計時是要經過強風區(qū)，那么應該使用雙向的桿塔結構，如果不能使用雙向的桿塔結構時，要分析出最大的風速，在最大風速條件下，計算中桿塔尖端與線路之間的距離，如果電壓的空氣間隙在正常運行的情況下不能夠與線路保持距離，那么就要設計防風拉線。

5.1.2 仔細核對建設線路上的外絕緣的間隙

由于沙塵暴天氣會導致空氣間隙的減小，在電壓不穩(wěn)定的情況下，很容易產生閃絡的問題，所以，在建立輸電線路的時候，應該對強風去的線路進行進一步的審核，分析桿塔外絕緣之間的間隙。

5.1.3 強化完善運行線路防風的措施

在對輸電線路進行分析的基礎上，應該對不同類型的桿塔進行分析，然后設計防風拉線裝置。

5.1.4 完善輸電線路防風偏運行的監(jiān)測工作

當一個地區(qū)出現了大風天氣時，工作人員應該定期的檢查，如果發(fā)現輸電線路出現了問題，應該及時地匯報，使輸電線路的問題能夠及時得到解決?？梢越柚詣踊臍庀笥^測系統(tǒng)，計算出風偏的角度，分析絕緣子串的運行情況，在對電氣的間隙設計時應該分析微環(huán)境下的風速，在風速不均勻的情況下，應該分析最大風速和最小風速。

5.2 重點工作分析

近年來，因為大風天氣引起的風偏線路跳閘的問題越來越普遍，導致了系統(tǒng)不能夠安全的運行。因為天氣狀況具有突發(fā)性特點，我們在平時的預防工作中是很難把握的，由于惡劣的天氣會導致一些自然的災害，所以，這種自然天氣對輸電線路造成的影響是不能完全克服的。而且，輸電線路自身的防御能力有待提高，其對強風的抵抗能力不足，所以，在今后建設輸電線路中，應該對桿塔的風偏角度進行分析，如果桿塔存在的風偏問題的隱患，應該運用重錘的方法，調整桿塔的角度，確保輸電線路不與桿塔接觸，確保桿塔的穩(wěn)定運行。對某個地區(qū)的氣候進行觀察時，不僅僅要分析其整體的氣候特征，而且要觀察局部的微氣候，建立相關的記錄，在設計輸電線路的時候就能夠充分運用這些資料，要對一個地區(qū)的強風和冰雹的現象進行重點記錄，在惡劣天氣下對導線的風偏現象進行分析。在對桿塔設計時，一定要提高塔頭的尺寸，確保其具有較高的風偏裕度，在線路投入使用后，應該及時對絕緣子進行更換，確保絕緣子在改造的過程中具有較大的裕度。

6 結語

要有效地避免輸電線路因為風偏問題產生故障，就要在線路建設的時候對風偏的距離進行計算，在對線路選擇的過程中，應該確保線路不要受到其他障礙物的干擾。在一個區(qū)域內，天氣情況是很大預測的，而且大風天氣的選擇性是比較強的，在進行線路設計時，應該分析天氣情況，將各類因素整合在一起，使空氣的間隙提高。在施工中，如果定位的點發(fā)生的變化，應該確保施工單位和監(jiān)理單位充分地協(xié)商。由于地區(qū)的微氣候比較明顯，在微氣候發(fā)生的地區(qū)，風速會非常得大，在對輸電線路設計時，如果只是站在整體的角度對一個地區(qū)的氣候狀況進行分析，但是沒有考慮到局部微氣候對輸電線路的影響，所以，要充分分析一個區(qū)域的微環(huán)境，分析當地的最大風速。

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