因风偏引起线路跳闸的事故分析

第２０卷　华中电力　２００７年第５期　因风偏引起线路跳闸的事故分析　陈　浩，陈　超，马志刚，赵明婧　ｆ安阳供电公司．河南安阳４５５０００）　摘要：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，由于对当地的气候条件了解不透，造成杆塔头部尺寸不　满足设计规程要求　通过对安阳供电公司正常运行的输电线路因风偏引起跳闸的原因进行技术分析，结合输电线路设　计软件的校验比较，提出了架空输电线路在设计和正常更换复合绝缘子过程中，进行必要的风偏角校验方法，为架空输　电线路的防风偏设计和安全运行提供依据。　关键词：风偏；跳闸事故；分析　中图分类号：ＴＭ７１ｌ　文献标识码：Ｂ　文章编号：１００６．６５１９（２００７）０５—００６３—０３　Ａｃｃｉｄｅｎｔ　Ａｎａｌｙｓｉｓ　ｆｏｒ　ｔｈｅ　Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ　Ｌｉｎｅ　Ｔｒｉｐ—ｏｕｔ　Ｂｅｃａｕｓｅ　ｏｆ　Ｗｉｎｄ　ＣＨＥＮ　Ｈａｏ，ＣＨＥＮ　Ｃｈａｏ，ＭＡ　Ｚｈｉ・ｇａｎｇ，ＺＨＡＯ　Ｍｉｎｇ－ｊｉｎｇ　为预防和治理风偏跳闸．分析了本地区２００５年６、　７月２条并行的２２０ｋＶ线路连续发生的风偏跳闸现　１．２故障巡视情况　６月１９日当晚，运行人员对２条线路进行夜间　事故巡视，没有发现通道内树木倾倒等特殊情况。６　月２０日上午，又组织运行人员对保护测距估算位置　逐基登塔检查，发现Ｘ线路１　１２号塔（ＺＢＷ１—２７型塔）　北边相ｆＡ相）导线对铁塔塔身放电；Ｙ线路１１７号　Ｖ一２４拉线塔）中相（Ｂ相）导线对南边拉线放电。７月　２０日巡视发现Ｘ线路１１２号塔南边相ｆＣ相）导线对　塔身放电；Ｙ线路１１７号塔中相导线　相）对北侧拉　线放电。２次故障跳闸原因，均为Ｘ线路１　１２号塔和　Ｙ线路１　１７号塔导线受风力影响，对塔身和拉线放　电，一次为北风，一次为南风。　ｌ３当时的气象条件　根据当地气象局出具资料证明：２００４年６月１９日　ｌ９时３０分开始，该地区出现大风天气并伴有雷雨．　象，发现故障放电发生区域及时段均有强风伴有大雨或　暴雨，杆塔构架或金具和导线均有路径明晰的电弧烧　痕；重合闸有７５％的概率不成功，强风消失后均试送成　功。分析认为风偏放电的主要原因有：ｆ１）强风使导线风　偏角过大；（２）暴雨降低空气间隙的放电电压；圆设计对恶　劣气象和局部地区微气候影响估计不足。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，否则，还要对故障杆塔进　行加高更换；对于已调爬或换装了加长型合成绝缘子的　架空输电线路，则结合所在区的气象条件全面校验风偏　间隙；对档距中的树木、边坡等亦应校验风偏　１　问题的发现　Ｉ．Ｉ跳闸情况　（１）２００５年６月１９日１９时５４分，Ｘ线路（以下　均以Ｘ、Ｙ表示两条２２０ｋＶ线路）Ａ相高频、光纤纵联　保护动作跳闸，重合闸动作不成功；与此同时，与其并列　的Ｙ线路Ｂ相双高频保护动作，重合闸动作不成功　最大风速为１８．５　ｍ／ｓ（１７．２ｍ／ｓ为八级大风）。而根据相　邻地区气象部门提供的资料，当时最大风速超过　３０ｍ／ｓ。２００４年７月２０日１５时３０分左右，该地区突　降暴雨冰雹并伴有大风，持续时间约０．５ｈ。由于时间　短，过风区域小，气象部门未能提供有关气象资料　（２）２００５年７月２０日１５时４８分，ｘ线路光纤、　高频零序方向保护动作三相跳闸，重合闸未动作，故　障选相Ｂ、Ｃ相；同一时间，Ｙ线路距离Ｉ段保护动作　２问题的提出　６月１９日事故跳闸后，气象部门提供的最大风　速为１８．５ｍ／ｓ，达不到最大风速３０ｍ／ｓ的设计标准，同　Ｂ相跳闸，重合闸动作成功　收稿日期：２００７—０４—２５　作者简介：陈￣（１９７６一），男，生产技术部线路专业工程师从事架空输电线路设计、科研和管理工作　，一６３—　维普资讯 http://www.cqvip.com ２００７年第５期　华中电力　第２０卷　时气象资料也不能判断事故现场的局部风速。由于该　处线路位于迎风坡及垂直于开口无屏障的山口等沟　壑地形段，具有产生微气候的条件，有可能是局部地　区微气候影响。为查明事故原因，安阳供电公司技术　人员通过接触当地居民，咨询当时有关气象信息．收　集当地房屋、树木等受损情况，根据文献１《风级及风　速鉴别表》中陆地特征现象，推算风速为２４．５８～２８．４０　ｍ／ｓ（风速为ｌ０级１。　在对当地地形的勘察过程中，调看了这２条线路　的竣工图纸，对该处的２个耐张段内每档线长度进行　数据校验，发现Ｙ线ｌ１１～１２６号耐张段内总长度比　从图纸测量的总长少了２００　Ｉｎ，并发现有３个档距存　在数据和图纸比例不一致情况。如果该处真有问题，　就会造成设计过程中排杆定位及施Ｔ等一系列错误。　６月２１日下午和２２日上午，安阳供电公司组织人员　分２次对该耐张段的３档“疑似错误”档距进行了测　量验证，发现现场实际数据与图纸所标数据相符，但　图纸绘制比例有误　为进一步验证陔处排杆定位等是否对以后设计　程宁造成影响，根据设计图纸资料及原始数据，初步换　算了一下２基铁塔的垂直档距和导线对塔身的放电间　隙，发现数值非常小，有可能存在问题。为此，安阳供电　公司技术人员请教了有关线路设计的专家。根据专家　的指导．进一步完善整个验证过程。根据计算并经过设　计单位的检验，可以确认线路设计存在缺陷，风偏角　ｆ安全问隙检验）达不到风速３０　Ｉｄｓ的设计标准。　３分析校验过程　３．１分析校验依据　根据文献２规定，导线对杆塔本体及杆塔构件　ｆ包括拉线、脚钉）的安全距离是否满足要求，要根据大　气过电压（或称外过电压）、操作过电压（内过电压）和　正常电压３种情况的气象条件，分别求出绝缘子串的　风偏角　、　。、　，然后算Ｌ叶Ｊ在风偏时导线对杆塔本体　的空气问隙　、　：、　，，检查其是否满足规程规定的空　气间隙允许值。在海拔不超过ｌ　０００ｍ的地区，导线等　带电部分与杆塔构件（包括拉线、脚钉）问的空气间隙，　不小于表１中相应气象条件下的最小空气间隙。　表１带电部分与杆塔构件的最小间隙　最／１，１￣隙值／ｎ１　外过电压　内过电压　运行电压　ｆ风速１０￣ｖ／ｓ）　（风速１５ｎ　（风速３０　ｒｒ　１－（】０　０７０　０．２５　１．９０　１．４５　０５５　２．６０　２．２Ｏ　ｌＯ０　——６４——　注：（１）在海拔超过１　０００ｉｎ的地区，海拔每增高１００ｎｌ，内　过电压和运行电压的间隙应较表巾数值增加１０％；ｆ２１　１　１０ｋＶ小　接地电流电力网，内过电压的问隙不应小于０．８ｍ，运行电压的问隙不　应小于０．４ｍ　３．２线路校验过程　由于２条线路的校验过程一样，只是在计算绝缘　子串与塔身和横担的空气间隙时，不同塔型都要按照　不同的公式进行校核，在这里仅以ｘ线路１１２号塔　导线风偏距离校验过程为例进行详细说明。　３．２．１平断面情况　该耐张段内每档的距离可测量获得，然后与每档　实际档距对照，没有发现错误，于是提出校验ｌ１２号　铁塔的风偏距离。　３．２．２风偏角计算　悬垂绝缘子串的风偏角与导线的比载、气象条　件、档距、绝缘子串重量等有关。该线路导线及绝缘子　串参数为：导线型号：ＬＧＪＸ—ｌ８５／３０、计算面积４为　２１０．９３（ｍｍ２）、单位质量Ｐ　为０．７３２６（ｋｇｈｎ）、导线外径　ｄ为１８．８８（ｍｍ１、最大使用应力　为ｌ１５．８８ＭＰａ、平　均运行应力　为７２．４２　ＭＰａ，１　１２号与相临档的高差系　数为（　。　：／，Ｊ：）、合成绝缘子串Ｇ　重量为２７．９５ｋｇ，绝　缘子串厶总长度为２５８０ｍｍ、防震锤Ｇ，每个重７２ｋＮ。　首先需要计算导线比载，导线每米长度上的荷载　简称单位荷载ｇ，Ｎ／ｍ；将其折算到导线单位截面上的　荷载称为比载　，Ｎ／（ｍ・１／１１／１２）。线路各种单位荷载及比　载的意义和计算公式可以在文献３中查到，该线路比　载值可以通过应力特性曲线图查到。　风偏角　计算公式表述为ｔ　【（０．５Ｐｊ＋Ｐ￣－ＰＺＯＩ　（０．５Ｇ１＋Ｇｒ卜　＋，ＪｈＰ　）】，查“导线特性曲线表”得到，在　１１２号所在的耐张段内“外过电压、内过电压、正常运　行”３种情况下导线的应力分别为６０＿５ＭＰａ、６２ＭＰａ、９１５　ＭＰａ，３种气象情况的导线风荷载Ｐ４数值分别为１．２９８　Ｎ／ｍ、２．１９０４　Ｎ／ｍ、７．１２６Ｎ／ｍ。通过公式计算绝缘子串风　偏角结果见表２。　表２风偏角计算结果　情况磊风　．／ｍ　　ＳＡ　荷载　ＧＩＮ振锤张力曩　囊　系薹莓　数　角　。　外过１０】２７ｌ９】３５７　２７４　．１９　２１１．９　１２７６１．３－－０　＿（】６７　７．１８６８０６　２３．０７　电压　内过　１５　２．８６２３２　３５７　２７４．１９　２１　１．９　１３０７７．７－－０．０６７　７．１８６８０６　３６．９６　电压　正常　３０　８．５８６９６　３５７　２７４　ｌ９　２１１．９　ｌ９２３６．８－－０．０６７　７．１８６８０６　８５．０６　运行　注：　绝缘予串风压　防振锤　压；，Ｊｒ相嘘气象条件下导　线风荷载（Ｎ／ｍ）Ｊ￣ｒ悬垂绝缘子串，ｒｘｔ￣计算用杆塔水平　距　维普资讯 http://www.cqvip.com 第２Ｏ卷　因风偏引起线路跳闸的事故分析　２００７年第５期　（ｍ）：Ｇ一悬垂绝缘子串重力（Ｎ）：Ｇ厂防振锤重量（Ｎ）；　兰种气象条　件下导线的张力（Ｎ）　一塔位高差系数（两删高差与两侧档距之　比，高悬点为正，低悬点为负）　广导线自重　求，考虑到山区微气候区域影响，　改造过程叶１义增　加了３　ｎｌ的余度　ｆ２１由于这两条输电线路走径有８５％在Ｉ【Ｊｆ　和　丘陵．而且全线设计为复合绝缘子，　高蓐和　较　大情况下，校验导线　偏距离就显得尤为重要　通过　３＿２３空气间隙计算　悬垂绝缘子串长度（包括连接金具）以及３种气　象情况电压所需空气问隙距离和其相应的风偏角确　定后．即可对该直线塔按照间隙团图进行绘制，以最　终校验塔头间隙尺寸。由于直线塔的特点是塔头纵　向（沿线路方向）宽度不大，只需根据绝缘子串的长　度和悬垂绝缘子串的风偏角，并适当考虑塔身边缘　导线弧垂的影响，在塔身正面图绘出问隙圆即可。与　横担距离可用公式Ｌｉｃｏｓ￣ｐ　）求得，与塔身的距离可用公　式　所示。　表３空气间隙计算结果　运行情况外过电压腿／ｍ＇ｓ－．　对全线检验．发现另外几处也存在安全间隙小足情　况．但通过验证采取简单措施就能解决问题。在山区　可以在复合绝缘子下把普通均压环改为重锤均压环　解决问题．为线路的检修和安全运行提供便利和保　障。　ｆ３）近年来，许多单位把１１０或２２０ｋＶ架空输电　线路的瓷瓶串更换为复合绝缘子悬垂串，由于后者较　ｓｉｎ（￣ｐ　／５７．３）　ｃｏｓ（￣　）／７５求得，计算结果如表３　前者轻，风偏角将增大，造成上端的防鸟装置或均压　环碰撞横担而受损，或下端带电导线离塔身安全距离　过小而发生闪络，对垂直档距小的线路影响更甚。因　此．在原为瓷瓶串设计的结构上更换为复合绝缘子悬　垂串时，必须作风偏角和空气问隙校核。　ｆ４）直线杆塔的悬垂串和转角杆塔的跳线串在正　常情况下，不应有明显的垂向偏移，因为有垂向偏移的　悬垂串和跳线串的下半部分伞裙无法受到全封闭铝　合金上均压环ｆ防鸟罩）的遮盖保护。　标准值　１．５２　１．９　不合格　ｌＯ　１．２７１　９１　２３．０７　２．３９２　内过电压　１５　２．８６２３２　３６．９６　２．０７７５　Ｏ．９７　１．４５　不合格　正常运行３０　８．５８６９６　８５．０６　０．２２４　０．０８　０５５　不合格　注：Ｌ『一绝缘子串长度，Ｌ　横担长度，￣ｖ，－３种气象条件Ｆ悬　垂绝缘子串风偏角　由表３可以看出，在正常运行情况下．导线与横　担不能满足最小空气间隙安全距离；在３种气象条件　下，导线与塔身都不能满足最小空气间隙允许值。本　次因微气候区大风引起的跳闸足以说明这一点．由此　可以判断，由于设计达不到标准要求，就不能保证线　路安全可靠运行。　５结束语　ｆ１）架空输电线路防风偏治理是保证电网安全稳　定运行的重要因素，输电线路悬垂绝缘子串风偏角主　要与气象条件、前后杆塔的档距、代表档距、导线悬点　的高差、导线和绝缘子悬垂串重量、导线直径和比载　及应力有关。ｆ２）从线路设计过程中应该做到：合理选　择线路走径，尽可能避免横穿风口、江河湖面：提高强　风地带的绝缘配置和机械强度；对局部微气象、微地　形地区提高设计风速、杆塔、金具、绝缘子等的设计安　全系数，加大电气距离。（３）在原为瓷瓶串设计的结构　上更换为复合绝缘子悬垂串时，必须作空气间隙校　核。总之，导线防风偏设计和改造应在综合技术经济　分析和比较的基础上进行　参考文献：　４治理和改进措施　ｆＪ）针对２条线路发现的问题及时和设计单位进　行沟通，同意采用升高铁塔的方式进行改造　从发现　问题到解决问题，验证了通过Ｅｘｃｅｌ编制的验证程序　对导线风偏计算是正确的，并且为其他线路的风偏治　理和新建线路的图纸会审提供了技术支撑。比如在对　Ｘ线路１１２号铁塔制定改造方案时，铁塔升高多少就　只需要在原来程序上改变高差距离；采用复合绝缘子　还是瓷绝缘子，只需要把改变的重量填进去，就自动　【ｌ１电力工程高压送电线路设计手册ｆ第２版）ＩＭＩ．北京：中　国电力出版社．２００２．　知道导线与铁塔和横担的安全间隙。通过计算发现．　１ｌ２号铁塔在升高９　ｍ时，已经能够满足安全距离要　［２１　ＤＵＩ＇－５０９２．１　１０－５００ｋＶ架空送电线路设计技术规程Ｉｓｌ　（上接第６２页）　统由ＬＣＵ与上位机组成的模式变成全厂站的综合自　动化系统模式。本文将天电的实践情况展现于此．提　将计算机监控系统与微机五防系统整合为一体，形成　一个智能化的防误控制操作平台，将现有大多监控系　供一个参考。　一６５—