防风偏绝缘拉索应用分析

谢 凯 任鹏亮 吕中宾 宋高丽 陈 钊

防风偏绝缘拉索应用分析

谢 凯1任鹏亮2吕中宾1宋高丽2陈 钊2

（1.国网河南省电力公司电力科学研究院输电线路舞动防治技术实验室，河南 郑州 450052；2.河南恩湃高科集团有限公司，河南 郑州 450052）

风偏事故是电网正常运行的重大安全隐患，具有闪络后重合闸不易成功的特点，治理难度大。从线路常规防风偏治理后运行情况来看，现有常用的防风偏措施效果并不理想。本文提出一种新的防风偏措施即防风偏绝缘拉索。该装置可以将风偏角限制在安全范围内，具有质量轻、安装方便、造价低廉、性价比高的特点，可以有效减少线路风偏带来的不必要的跳闸停电现象，减少经济损失，提高输电线路安全运行水平。

输电线路；风偏；防风偏绝缘拉索

1 输电线路风偏事故概述

输电线路风偏是指导线在风力的作用下发生偏离，导致其对杆塔绝缘距离不够，发生闪络放电的现象。输电线路的风偏放电一直是影响线路安全运行的主要问题之一，特别是对于主干输电线路，由于其具有闪络后重合闸不易成功的特点，因此一旦发生风偏闪络事故，将造成大面积停电，严重影响电力系统供电的可靠性［1-2］。据不完全统计，2005-2014年全国110（66）kV及以上输电线路仅风偏跳闸就达851条次，故障停运422条次。2004年以来，河南省500kV线路发生风偏跳闸近20次，是河南省500kV线路跳闸的主要原因之一，而且这些跳闸全部重合不成功（见图1）。

图1 风偏跳闸事故图

输电线路发生风偏放电时具有以下规律和特点：①风偏闪络多发生在恶劣气候条件下；②风偏闪络发生时重合闸基本不成功；③风偏闪络发生的地域不确定。因此，输电线路风偏放电具有涉及范围广、次数多、造成的影响大等特点。近年来，研究人员针对电网中发生的风偏事故提出了一系列的防风偏措施，如将单联绝缘子串改为双联V型绝缘子串（Ⅰ串改Ⅴ串），在绝缘子串下加挂重锤，甚至将直线塔改为耐张塔等［3-4］。从技术层面来看，以上措施均可在一定程度上减小风偏带来的危害。但是，从具体操作难易程度及经济适用性方面进行评估，则Ⅰ串改Ⅴ串、直线塔改耐张塔等方案施工难度大、花费高昂，而且具体操作时还需断电。加重锤片防风偏治理的方案，只能在一定程度上抑制风偏事故。由于重锤片表面积大，容易兜风，锤片很多重达几百公斤，不仅增加了杆塔的额外负重，而且提升了杆塔设计裕度。当出现大风时易导致杆塔受损，严重时发生倒塔断线，造成比风偏跳闸更严重的后果。

针对以往防风偏措施存在的问题，同时基于在大风情况下，将导线和铁塔的风偏角限制在一定范围内的思路，本文提出了一种新的防风偏措施——防风偏绝缘拉索。使用该装置可以有效减少线路风偏带来的不必要的跳闸停电现象，减少经济损失，提高输电线路安全运行水平。

2 防风偏绝缘拉索

2.1 基本原理

防风偏绝缘拉索是由绝缘拉索和相关金具串联而成，能够将风偏角限制在一定范围内的防风偏闪络装置。其安装在塔身上，当导线在大风作用下偏向杆塔时，被绝缘拉索阻挡，从而保证导线和塔身之间满足安全距离要求。

2.2 大风情况下放电试验

首先验证防风偏绝缘拉索的防风偏效果，图2所示为进行相关试验的设备布置，图3所示为在模拟风情况下进行的试验。试验证明，当导线在大风作用下偏向杆塔时，被绝缘拉索阻挡，从而保证导线和塔身之间满足安全距离要求。

图2 试验设备布置图

图3 放电试验

2.3 针对不同塔形设计不同型式的绝缘拉索

防风偏绝缘拉索由棒体和棒体两端的连接金具组成，棒体包括位于内部的棒芯和位于棒芯外部的伞裙，伞裙为硅橡胶复合材料。根据不同塔形，防风偏绝缘拉索被设计成柔性和刚性两种，主要区别在于棒芯是刚性环氧树脂玻璃纤维引拔棒还是柔性高强度承力的锦纶材料。为满足不同安装距离的要求，可设计成分节组合式绝缘拉索，长度也可调节，如图4所示。

2.4 防风偏绝缘拉索模型试验

在悬垂绝缘子串的撞击作用下，防风偏绝缘拉索会产生不可忽视的冲击内力。为保证撞击发生时绝缘子串与真实情况碰撞动量满足一定的相似关系，提出单摆自由下落的等效模型，如图5所示。

图5 等效撞击模型

图4 分节组合式绝缘拉索

采用量纲分析法，确定实验模型与原型之间应满足的相似准数，如表1所示。根据模型撞击实验研究装置在撞击作用下的动态拉力特征，如图6所示。

结合输电线路实际运动特征，适当考虑风荷载气动阻尼对输电线路动态运动特性的影响，合理评估对输电塔各个关键构件的内力。通过实验评估，防风偏绝缘拉索的安装不会对输电塔构件的极限承载力造成显著影响。

表1 实验模型与原型的相似准数

图6 动张力极值随最大风偏角的变化规律

3 实际应用

3.1 防风偏绝缘拉索的安装

安装防风偏绝缘拉索，施工时只需在塔身上打孔，安装常用配套连接金具即可，操作方便。相对传统加装重锤和Ⅰ型串改Ⅴ型串方式，不需要改变杆塔横担结构，减少了对杆塔的影响，不需要停电改造，综合费用低。

3.2 工程应用

为了验证防风偏绝缘拉索的有效性和可行性，该装置于2013年1月首次应用在500kV阳东Ⅱ线上，应用效果良好。图7所示为阳东Ⅱ线#537杆塔上的现场安装图。

图7 500kV阳东Ⅱ线#537杆塔应用效果图

截至2017年8月，防风偏绝缘拉索已应用在河南电网500kV阳东Ⅰ线、阳东Ⅲ线、邵周Ⅰ线、塔仓线4条线路的防风偏线路改造中，安装改造长度超过400km，杆塔数达900基。图8是500kV阳东Ⅰ线#371杆塔安装防风偏绝缘拉索现场照片。

4 结论

从现场应用情况来看，防风偏绝缘拉索可以将风偏角限制在安全范围内，能够有效阻止导线在大风作用下对杆塔的放电，确保电网安全运行。装置具有质量轻、安装方便、造价低廉和性价比高的特点，技术优势显著。本装置的出现及成功应用，不仅有效抑制了输电线路风偏闪络现象，而且促进了线路风偏防治技术、高电压绝缘技术及电网防灾减灾技术的发展，有利于风偏防治产品的研发及推陈出新，具有极高的推广应用价值。

图8 500kV阳东Ⅰ线#371杆塔应用效果图

［1］胡毅.输电线路运行故障分析与防治［M］.北京：中国电力出版社，2007.

［2］卢明.输电线路运行典型故障分析［M］.北京：中国电力出版社，2014.

［3］国家电网公司运维检修部.国家电网公司十八项电网重大反事故措施及编制说明［M］.北京：中国电力出版社，2012.

［4］国家电网公司运维检修部.输电线路六防工作手册-防风害［M］.北京：中国电力出版社，2015.

Application Analysis ofAnti-windage Yaw Insulation Cable

Xie Kai1Ren Pengliang2Lv Zhongbin1Song Gaoli2Chen Zhao2
（1.State Grid Key Laboratory of Transmission Line Galloping Control Technology,State Grid Henan Electric Power
Company Electric Power Research Institute，Zhengzhou Henan 450052；2.Henan Epri Gaoke Group Co.,Ltd.，Zhengzhou Henan 450052）

The flashover accidents caused by windage yaw are the major danger to normal operation of pow⁃er,and have the characteristics that the reclosing is often unsuccessful after flashover.From the transmis⁃sion line operation conditions after anti-windage yaw reforming,the effect of commonly used measures for anti-windage yaw is not satisfactory.A new anti-windage yaw method,that is anti-windage yaw insulation cable,was proposed in this paper.The equipment has the advantages of light weight,convenient installa⁃tion,low cost and high performance price ration.Using the equipment can effectively reduce the unneces⁃sary tripping and power failure,and improve the safe operation level of transmission lines.

transmission line；windage；anti-windage yaw insulation cable

TM75；TM216

A

1003-5168（2017）10-0143-04

2017-09-02

谢凯（1975-），男，博士，高级工程师，研究方向：输电线路状态监测。