输电线路风偏故障的原因与解决对策

郭劲辉

摘要：风偏故障是高压输电线路面临的故障问题，在高风速的影响下，输电线路导线容易发生风偏跳闸现象，影响线路的持续运转，中断电力的持续供应，甚至会引发供电系统的安全故障问题。文章结合具体实例分析了输电线路风偏故障的原因以及解决对策。

关键词：输电线路；风偏故障；高风速；风偏跳闸；电力供应 文献标识码：A

中图分类号：TM726 文章编号：1009-2374（2016）21-0131-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.21.064

输电线路由于处于相对复杂的地理环境空间，很容易遭受来自外界气候因素、地理因素等的影响，其中风力因素就是一大因素。输电线路在强风影响下出现风偏跳闸问题，会破坏整个输电线路的安全运转，而且一旦出现风偏跳闸，就很难通过重合闸的方式恢复供电，严重时可能导致整个输电线路的停运。因此必须重视输电线路风偏故障的原因分析，并对应提供科学的解决

对策。

1 输电线路概况与故障四周环境

1.1 输电线路的风力影响

风力、风速的大小将直接影响导线的风偏，而且风偏会随着风速的加大而严重，风速达到5～25米/秒时，输电线路会出现跳跃，阵风会使导线随风摇摆，甚至对周围物体、杆塔等进行放电，遇到微气象、微地区时，如果垂直的导线和风向之间成角在45度以上，则可能形成摆动，造成风偏故障。

根据该220kV输电线路的实际情况，因为其处于山地地形、地势较高，一边山岭遍布，气象容易发生变化，输电线路走向同风向之间夹角近90度，此区域的风速会越发变大。同时，根据相关部门的监测，以及后期的风速值计算，能够得出故障点的风速势必超出30米/秒，线轴同风向之间的夹角也大于45度。在强风力作用下，输电线路承受过大的载荷，导致塔头空气间隙逐渐变小，形成对塔身的放电闪络问题，导致故障的出现。

1.2 风速、风向与风偏跳闸的关系

输电线路实际工作时，风速与风向会在很大程度上影响风偏放电，特别是当风向和线路方向相垂直时，会加剧导线风偏放电问题。

其中线路风压可以通过以下公式来计算：

Wx=1/2αρV2μzμscdLpsin2θ

式中：V代表风速，通过观察公式能够得出：导线风压同风速平方之间呈现正相关，这就意味着随着风速的上升与增大，线路更易于出现风偏故障，从而造成巨大的故障问题。

一般来说，线路的风偏故障的发生是由于风向与导线方向垂直时的瞬时风力所导致的，风速急剧上升，对应的风向会不断变化，也不易引发风偏故障。一旦风向与导线方向垂直，风速已经远远超越杆塔自身的承受力，则会造成杆塔倒塌，引发风偏跳闸。

1.3 风偏跳闸的计算

图1是该220kV输电线路6号杆塔头的构造图示，要想计算出风偏需要参照杆塔结构、线路参数、风速等一系列数据，对应得出摇摆角θ、校核间隙距离d，该塔为自立直线塔，塔型号为M2-33。

1.3.1 导线比载。

导线自重比载：

γ1=W0·G/S·1/1000

式中：W0为导线自重；G为重力加速度；S为电线

截面。

导线风比载：

γ4=α·k·V2·D·g·1/1000/16·S

式中：k为电线体型系数；V为风速；D为导线外径。

1.3.2 绝缘子风压。

Pj=AV2/1.6

式中：A代表绝缘子遭受风力影响的面积；V代表

风速。

1.3.3 绝缘子风偏摇摆角。

摇摆角θ=tanPj/2+（nSγ4Ih）/Gj/2+（nSγ1Iv）

式中：Ih为水平档距；Gj为绝缘子自重；n为串数；Iv为垂直档距。

2 输电线路风偏故障的原因分析

结合以往220kV输电线路风偏故障的经验，再加上线路运行、监管等技术部门的现场监测、调查，通过分析故障区周围的环境特点、地形特征以及气候条件等，深刻而全面地分析并总结了风偏故障的起因。

第一，雷雨交加、狂风伴随的天气或者常年遭受大风袭击的地区最容易发生风偏跳闸问题，特别是当某一区域形成了短时稳定强风气候条件时，输电线路就很容易遭受强风袭击，形成风偏故障。

第二，输电线路、杆塔等上面如果出现十分清晰的电弧灼烧痕迹，则意味着明显的放电现象。

第三，由于输电线路的风偏运动相对缓慢，有较长的惯性，要远远超出重合闸时间，重合闸重合不易成功，概率仅达到1/3。

第四，导线对塔身风偏跳闸特征：（1）由于风偏故障所导致的线路跳闸问题，重合闸不易成功操作，相对于避风的山地盆地地形，平原地形的线路杆塔更容易遭受风偏故障，因为平原地区的风向相对平衡、变化不大，而且风速容易超过安全标准；（2）遭受风偏故障的杆塔类型一般呈现为直线猫头型，通常是边相导线对塔身放电，出现这种现象的原因为猫头型塔窗口通常较小，会产生狭管效应，遭受强风袭击，从而引发风偏故障；（3）绝缘子的类型选择十分关键，通常来说，同瓷质绝缘子或玻璃绝缘子相比，合成绝缘子由于构造简单，无法有效遏制风偏，风偏得不到缓冲，直接作用于导线，从而引发风偏放电现象。

遭受风偏故障的杆塔，其垂直档距一般都在300～400米，档距越大，其导线就越容易遭受大风袭击，对应承受较大的风压，从而出现风偏问题。

第五，跳线对绝缘子风偏的影响。对于耐张塔来说，其跳线至杆塔侧第一片绝缘子距离需要控制在2.15～2.35米范围内，实际施工过程中，如果不能有效控制跳线长度，留出的跳线长度过长，导致驰度过大，则很容易造成风偏摆动放电问题。

3 预防与控制导线风偏的科学方法

3.1 加大预防力度

要做好前期的预防工作，就要从输电线路的设计阶段入手，设计工作开始前就要同设计单位、运行部门等建立沟通，确保能够拿到初始材料，重点关注所选的杆塔类型，明确其抗风能力，既要注重塔体的定型，又要确保定质。输电线路设计过程中也要考虑到客观因素，例如地形条件、气象条件等以及输电线路经过地区的气象、气候条件等，必须深入施工现场做好地形勘察与气候条件监测，深入了解并掌握地形地貌特征对风力的影响，同时对特殊的区段、线路采取必要的安全防护措施，控制风力的不良侵袭。

3.2 加大对线路的改造力度

输电线路要实施局部优化与部分地区改造，具体的优化改造方法为：增设杆塔，改变绝缘子类型，不再用合成绝缘子，参照所采用的杆塔类型，来对应校验风偏角，必须科学计算，确保达到设计标准，也要留出裕度，要参照以往的运行经验来对应决定裕度大小。

3.3 根据实际情况对应决定耐张塔的跳线

要切实根据实际情况、面临的具体问题来对应决定耐张塔的跳线，其中要重点考虑导线的类型，如果是分裂导线，其引线的改造适合选择特殊的链接模式，最合适的为角钢、双并沟线夹链接。因为直线搭线夹会长时间承受载荷力，应该选择V型串。

同时要重点关注合成绝缘子，一般来说合成绝缘子只有在平原地区相对能发挥良好的绝缘效果，对于山地则处于不利地位，特别是当遇到高度差距较大，垂直档距相对较小的区位，合成绝缘子的防风效果都相对不佳，会造成绝缘子串的随风摇摆，出现风偏故障问题，此时可以考虑瓷瓶整串，其防风效果相对较好，也能有效发挥其绝缘功能。

3.4 优化塔形的选择

遇到起伏不平的山地地形，垂直档距相对小的地域，为了达到安全防护的效果，则应尽量不使用ZM型杆塔，而是应该选择Z型塔，因为其横担更长，能够有效控制风力袭击，从而控制线的风偏故障。

3.5 对三相导线装配绝缘护套

为了达到临时防范风力，预防风偏的效果，应该先对三相导线装配绝缘护套，达到临时防范风速的效果，再向相关部门报告，进行维修，可以围绕杆塔进行升高优化改造，控制两个临近的杆塔之间的高度差，选择常规的杆塔类型，同时扩大电气之间的距离。

4 结语

风偏故障时高压输电线路面临的故障问题，会中断电力的持续供应，甚至会引发供电系统的安全故障问题，必须重视输电线路风偏故障的原因分析，并对应提供科学的解决对策，从而维护线路的健康正常运转。

参考文献

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（责任编辑：秦逊玉）