沿海架空线路抗风加固经验介绍

李铭钧

广东电网公司江门供电局，广东 江门 529000

1 概述

1.1 江门电网概况

（1）主网设备规模

目前，全市共有110kV及以上输电线路311回，总长4309公里，其中500kV线路18回，220kV线路60回，110kV线路228回，35kV线路5回；变电站142座，500kV站3座，220kV站21座，110kV站118座,主变容量18953.5MVA。

表1

（2）配网设备规模

目前，全市共有配电线路12265公里，配变31395台，容量968万kVA。

表2

图1

1.2 线路跳闸概况

2012年“韦森特”，在台山赤溪登陆，是近十年来正面袭击江门最严重的一次台风，中心风力40米/秒，最高瞬时风速46.4米/秒（15级）；台风“启德”在湛江湖光登陆，中心风力38米/秒，对江门电网的影响较小。

受韦森特影响，江门电网220千伏线路跳闸8条，重合不成功2条，线路铁塔受损1座；110千伏线路跳闸5条，重合不成功2条，线路铁塔受损2座。

表3 韦森特造成35kV～500kV输电线路跳闸数据统计表

表4 韦森特造成配电线路和设备受损情况统计表

2 跳闸原因分析

2.1 输电线路

（1）风偏原因

表5

图2 220kV江水线#84塔塔头间隙简图

图3 110kV古元线#26塔塔头间隙简图

图4 220kV江水线#84塔B相跳弓

图5 110kV古元线#26塔塔身内侧角铁

结论：风速超过设计值是线路跳闸的主要原因。

2.2 倒塔原因

表6

图6 ZM1-24计算简图

在大风工况下，杆件⑤计算的应力的利用率仍然是最大，达到221%，杆件⑥计算的应力的利用率次之，亦达到219%，并且塔身其他主材利用率也大大超过了100%，这就直接导致了主材破坏进而引起倒塔，计算结果与现场实际情况基本吻合。

图7 220kV铜水线#14塔

图8 110kV唐南甲线#20塔

结论：风速超过设计值是线路跳闸的主要原因(见图9）。

2.3 其他原因（均为漂浮物引起）

表7

图9

2.4 配网线路

图9 风偏及倒塔原因示意图

(1)线路档距过大，线路档距普遍在120米左右

图10

(2)自然土和卡盘基础抗倾覆受力不足

图11

(3)老化严重、抗弯强度低

图12

(4)SC-210型全瓷横担防风强度差，固定螺栓容易锈蚀把瓷横担胀爆

图13

3 防风经验

（1）以规划、设计为源头，高标准、差异化地建设电网。通过微气象、微地形风力分布研究和输配电线路理论分析，制定《江门市配电网建设改造规划技术原则》，创新将距海岸线40km以内，新建的输电线路防风设计等级由30米/秒提高至35米/秒以上，500kV线路、川岛线路提高至40米/秒以上；10kV线路按区域、用户性质分三级，分别按不同标准建设。

（2）因地制宜做好主配网防风加固工程。自2009年起至今主配网累计投入7310万元开展针对性防护。主网主要采用增加塔头尺寸、跳线加装支持绝缘子等措施，减少导线对塔身放电。配网采取适当缩短线路档距和耐张段长度、使用加强型电杆、采用“四”方拉线等措施，提高线路抗倾覆能力。

图14 直线塔增加塔头尺寸

图15 耐张塔跳线加装支持绝缘子

图16 增加拉线

图17 使用加强型电杆

（3）对重点线路区段开展关注性巡视。建立易发生山体滑坡造成杆塔基础受损的区段输配电线路清册，根据天气变化情况，动态调整运维策略，将配电线路拉线作为重要设施巡维，一旦拉线受损，作为紧急缺陷处理。

图18

（4）优化应急预案，落实“灾前防，灾中守，灾后抢”的应急理念。

灾前防是在启动应急响应、动态调整主网运行方式、发布电网事故预处理预案、抢修队伍候命和提前到位驻点、应急物资准备等方面作明确规定，并根据响应级别安排变电站转有人值守、专业人员进驻等。

灾中守是充分发挥调度的神经中枢作用，动态调整主网运行方式，快速组织隔离线路、台区的故障点。应急指挥中心实时准确收集电网信息、受损信息、客户信息，制定并发布有针对性的复电方案。

灾后抢是按照“先摸查后抢修，先计划后实施，先高压后低压，先主线后支线，先公变后专变，先集中后分散，先重要后一般”的“七先七后”原则，统筹各方资源，有先有后、快速安全有序开展抢修复电。

4 技术经济比较

1）220kV线路

单回220kV输电线路典型设计，采用LGJ-2×630导线按35米/秒设计的造价是170万元/公里，按40米/秒设计的造价是190万元/公里，按45米/秒设计的造价是210万元/公里。

2）110kV线路

单回110kV输电线路典型设计，采用LGJ-240导线按35米/秒设计的造价是80万元/公里，按40米/秒设计的造价是95万元/公里，按45米/秒设计的造价是110万元/公里。

3）10kV线路

单回10kV输电线路典型设计，采用LGJ-240导线按35米/秒设计的造价是60万元/公里，按40米/秒设计的造价是70万元/公里，按45米/秒设计的造价是80万元/公里（海岛线路相应增加约10万元）。

5 防风示范基地建设

5.1 开展科研工作

（1）开展江门电网基于微气象和微地形的风力分布图研究。

国家气象站一般都随城镇设置在平原或平坝地区，站点较稀少，山地资料更是非常缺乏，对复杂地形特别是沿海地区，细致和准确性必然会出现一定的偏差。研究成果将对输电线路抗风工作提供一个指导性的依据，使各级风力范围对电力设备防风标准设计更有针对性。

图19

（2）研究线路气象参数及导线风偏视频在线监测系统。

进一步探讨对设计中气象条件的选定、各种不利气象条件的组合等，为确定杆塔最大瞬时风速、风压不均匀系数、强风下的导线运动轨迹等提供直接的技术依据，选择代表性的地形条件和塔型，监测铁塔的受力、变形、振动、风速等参数，掌握结构的应力变化状态，分析风场对铁塔的影响，抑制风偏事故。

（3）输电塔倒塔有限元分析。

统计历史事故铁塔，建立有限元模型，分析杆塔在台风风场以及考虑导线等工况下的受力性能，找出输电塔的薄弱位置，结合运行经验，综合技术经济比较，提出江门地区已建及新建线路的防风措施。

5.2 利用科研成果，排查隐患编制防风规划

（1）全面校核输电线路防风能力。

按照精益化管理的思路，从“微地形，微气候”的角度对沿海及易受台风影响区域的输电线路进行全面校核，差异化评估线路防风能力，按轻重缓急的原则制定短中长期的整改计划逐步实施整改。对尚存16回220kV线路、49回110kV线路共1265基水泥杆改为自立式铁塔，以及110kV潼沙线、黄南甲线设计风速30米/秒提高至35米/秒,共需资金约4.5亿元。

表8 2013年输电线路有关防风加固项目

（2）全面排查配网线路防风能力。

根据抗风加固标准，按照轻重缓急、分级加固的原则，根据10版设计规范可满足抵御30年一遇台风的要求，对沿海地区10kV线路逐年分批进行加固。

表9 配网线路尚需改造244回1261km需要防风加固改造

6 结语

江门供电局根据多年以来应对台风气候的经验总结出“灾前防、灾中守、灾后抢”的应急理念和策略，统筹安排人员、物资和抢修工作。坚持开展线路抗风加固改造，大大提高了电网的抗灾能力，历经多次台风考验。尤其是今年第8号强台风“韦森特”正面袭击江门期间，与2003年的超强台风“伊布都”相比，此次台风虽然威力更大、范围更广、时间更长，但电网受损情况大幅减少40%，更值得一提的是，台风期间全部500kV线路零跳闸，上下川海岛配网线路只发生1次跳闸，3条110kV线路更是零跳闸。“韦森特”台风期间，原计划需要五天才能完成的抢修任务提前两天完成，快速复电理念成效显著。