一起典型的220 kV线路档中风偏跳闸故障分析

方玉群，祝强，王斌

（金华电业局，浙江金华321017）

一起典型的220 kV线路档中风偏跳闸故障分析

方玉群，祝强，王斌

（金华电业局，浙江金华321017）

对一起典型的220 kV线路档中风偏跳闸故障进行了分析计算和原因剖析，指出线路档中最大风偏不满足规程要求是引起故障的主要原因。提出了一种档中导线风偏值的简易估算公式，为一线运行人员及时判定档中风偏是否存在问题提供了一种可行的方法。

220 kV线路；风偏；跳闸；分析；估算公式

近年来，输电线路档中风偏跳闸故障时有发生，尤其是随着温室效应的影响，特殊气候、异常天气屡见不鲜，线路档中风偏故障更是呈现逐年增多的趋势。

由于风偏测量和相应的计算过程相当复杂，一线的运行人员往往因不具备相应的专业知识而导致风偏隐患不能及时发现和消除。为此，通过对一起220 kV线路因风偏距离不足而引起跳闸故障的分析，提出了一种档中导线风偏值简易估算方法。

1 线路参数与现场测量

某日，一条220 kV线路A相故障跳闸，重合不成后导致三相跳闸，当天强送成功。经运行人员现场故障巡查后发现系93号—94号档中A相导线（边相）对右上山侧树木风偏距离不足引起放电所致。

线路投运于2005年，全长59.34 km，杆塔数140基。耐张段导线采用2×LGJ-300/25型，导线安全系数2.5，地线采用GJ-70，地线安全系数4.0，最大设计风速30 m/s。绝缘子为防污玻璃型，耐张段线路参数如表1所示。

经查，故障日气象部门通报天气情况为：晴，无雨，最高温度38℃，最低温度29℃，日平均温度32℃，日平均风速2 m/s。因故障线路途经山区且故障档跨越大山谷，所处地形和环境容易产生极端气候，瞬时有产生较大风速的可能。

经现场勘查及测量，故障点位于该线93号塔至94号塔档中，档距为970 m。测量时温度35℃，风偏点距93号塔为300 m，导线放电点与近处树木的水平距离25.87 m，静态时放电点导线比故障点低9.34 m，导线与树木最近距离14.3 m。故障树山坡坡度51°，山坡顶比故障点高15.59 m。如图1所示。

2 相关数据的计算

导线任意点的风偏距离一般包括2个部分，即绝缘子悬垂串受风后的水平偏移量S1和导线自身受风后的水平偏移量S2，两者相加就是导线最终风偏水平距离S。

图1 故障现场测量数据及示意

表1 91号—96号段线路参数

2.1 S1计算

由于两塔悬垂串风偏角不同，两塔绝缘子串受风后的水平偏移量数值不一，档中任意点的水平偏移量S1可按式（1）进行计算。

式中：SA1、SB1分别为A塔和B塔绝缘子串水平偏移分量；La为计算点与A塔的档距；L为该档档距。

当一侧为耐张塔或V型串安装的直线塔时，SA1或SB1的值按0计算。故障点不同气象条件下的S1计算值如表2所示。

表2 S1值计算值

2.2 S2计算

需先实测观测档导线弧垂值f，通过f计算出当时气象条件下的交跨档导线应力值σ0，再根据σ0利用状态方程式计算出假设气象条件下该档导线应力值σ1，最后通过式（2）计算出S2值。

式中：La，Lb为交跨（计算）点与两侧杆塔的距离；σ1为相应气象条件下的应力；g4为相应气象条件下的水平比载。

故障点不同气象条件下的S2及导线最终风偏距离S计算值如表3所示。

表3 S2值和最终风偏值S计算值

3 风偏跳闸原因分析

3.1 最大风偏不满足规程要求

（1）经现场测量，线路实测弧垂与设计弧垂基本一致，35℃时现场测量弧垂75.39 m，施工架设弧垂为74.96 m，满足设计要求。

（2）线路断面图上相关数据存在重大错误。从图2可知，断面图上风偏点水平距离正确（距93号杆塔为300 m），与现场实测一致，但断面图高程测量标示有误，断面图中小山顶高程为502 m（风偏点小山顶高程比对应点导线高程低，理论分析该点无风偏的可能性），故障后测量实际高程为547.5 m，放电点树木高程为531.5 m，误差达45.5 m。从设计断面图中分析，该档中风偏最危险点距93号为100 m，而它的风偏复校满足要求，从而造成了93号塔大号侧300 m处的风偏隐患未纳入设计校验范畴。

图2 风偏放电点模拟断面

（3）经风偏校验计算，该点的风偏校核不满足要求。根据《110～750 kV架空输电线路设计规范》要求，在最大计算风偏情况下，220 kV线路导线与行人不能到达的山坡、峭壁、岩石之间的最小净空距离应不小于4.0 m。而实际测量计算表明，导线高程反而比故障点山坡低，在25℃、最大风偏计算条件下，导线风偏值达48.40 m，远大于实际水平距离25.87 m，如表2所示。

（4）根据表2数据并使用插值法计算可知，当风速均匀并正面吹向导线时，在温度为10℃、风速达到17.43 m/s时，导线将与树木接触；当气温为35℃、风速达到17.09 m/s时，导线已与树木碰触。由表2可知，在天气温度30℃，且风速均匀并正面吹向导线，瞬间风速约为15 m/s，其安全距离已不满足规程要求，导线有可能对树木放电。

3.2 线路竣工验收把关不严

从表1可知，该档位于耐张段中间，为弧垂观测档。查询施工记录和竣工验收资料，未发现该档有施工测量风偏和验收校验的记录，因竣工验收只核查图纸未能发现此类问题，给线路的安全运行留下了隐患。

线路投运到故障发生历时近6年，由于一线运行人员通过目测观察导线风偏距离难度较大，同时负责运行维护的单位也未引起足够的重视，从而失去了及时整治隐患的良机。

4 档中风偏值的简易估算方法

4.1 S1取值

根据运行经验，S1值可按表4进行估算，当该档两侧均为直线塔（不含V串设计直线塔）时，S1按表4中取值；当一侧为耐张塔或V串设计直线塔时，S1按表4中相应数据的1/2计；当两侧均为耐张塔或V串设计直线塔时，S1按0计算。

表4 S1估算表

4.2 S2取值

S2值可按式（3）进行估算：

式中：k为风偏系数，可按表5进行估算；La为风偏点距离该档A塔的水平距离；Lb为风偏点距离该档B塔的水平距离。

表5 k值估算表

在k取值时有以下修正：

（1）k值按导线安全系数2.5、最大设计风速30 m/s、温度在15℃～40℃的条件下进行估算，当相应条件变化时，数值需进行修正。

（2）k值按笔者所在地区的气象条件进行估算，在其它地区参照应用时，应根据当地的气象条件进行修正。

（3）k值与代表档距直接相关，代表档距越小，k值越大。当代表档距大于200 m时，k值可按表5进行估算。当代表档距小于200 m时，k值应按1.15倍进行修正。

4.3 估算值与计算值比较

根据上述估算公式，估算上例220 kV线路93号—94号距93号塔300 m处的风偏值为S＝2.0+0.23×10-3×300×670＝48.23 m，与计算值相比误差较小（如表6），基本满足现场风偏判定要求。

表6 估算值与计算值比较差异表

5 结语

（1）线路设计断面图上数据有误，最大风偏不满足规程要求是造成本次风偏故障的主要原因。由于输电线路往往地处高山、大跨越等地形复杂区域，而且容易出现局部微气象，因此设计单位在线路测量时，应提高断面、高差等测量的精度，尤其是对于大档距、大跨越、大高差的风偏值应进行精确计算和校核。

（2）提出了一种档中导线风偏值的简易估算公式，其计算精度基本能满足现场判定要求，为及时判定档中风偏是否存在问题提供了一种可行的方法。

（3）由于线路竣工验收时间紧，往往没有严格按GB 50233标准要求进行逐基逐档的验收，只审查图纸和施工记录，也是造成本次故障的原因。建议今后线路竣工验收时，应重点核查线路以下关键点：耐张跳线引流板或并沟线夹的施工质量；导、地线弧垂以及重要交叉跨越距离；大档距导线风偏校核；耐张压接管施工质量等项目。

（4）应加大对一线运行维护人员的培训力度，充分认识到档中风偏的危害，掌握现场风偏距离的简要判定方法，及时排查运行线路存在的风偏问题，对位于山区的大跨越、大档距、大高差杆段应特别引起重视。

[1]李恒宇.走径相同的送电线路档中风偏放电故障分析[J].山西电力，2007（5）∶32-33.

[2]张殿生.电力工程高压送电线路设计手册[M].北京∶中国电力出版社，2003.

[3]GB 50545-2010 110 kV-750 kV架空输电线路设计规范[S].北京：中国计划出版社，2010.

[4]DL/T 741-2010架空输电线路运行规程[S].北京：中国电力出版社，2010.

[5]GB 50233-2005 110 kV-500 kV架空送电线路施工及验收规范[S].北京：中国计划出版社，2005.

（本文编辑：杨勇）

Analysis on a Typical 220 kV Line Trip Caused by Wind Deviation

FANG Yu-qun，ZHU Qiang，WANG Bin
（Jinhua Electric Power Bureau，Jinhua Zhejiang 321017，China）

A typical 220 kV line trip caused by wind deviation is calculated and analyzed in this paper.It is indicated that the maximum wind deviation can not meet requirements of the specification，which is the main reason of the fault.The paper proposes a simple formula for wind deviation estimation，which provides a feasible way to the operation personnel to timely determine if there are problems in wind deviation.

220 kV line；wind deviation；trip；analysis；estimation formula

TM726

：B

：1007-1881（2013）07-0005-04

2013-04-07

方玉群（1977-），男，浙江淳安人，高级工程师，长期从事输电线路运行、检修和技术管理工作。