关于500kV超高压输电线路紧凑型线路使用相间间隔棒的分析

中国南方电网超高压输电公司百色局 广西 百色 533000

前言

500kV超高压输电线路紧凑型线路导线表面电场具有较小宽度的地面高场强区，各相参数对称性好，输送容量大，经济性优越。总的来讲，紧凑型线路是输电线路一项成功的输电技术，但是在大档距三相导线设计上存在一些瑕疵，经过投运后发现三相导线存在风偏引起相间短路的故障，因此对500kV超高压输电线路紧凑型线路导线风摆引起相间跳闸进行分析。

1 紧凑型线路导线风摆引起相间跳闸故障分析

500kV富砚乙线AC相间故障三相跳闸，两侧开关未重合。当时天气及落雷情况，根据云南省气象服务中心资料，云南省广南县气象站和广南县那洒镇区域自动气象站观测资料显示：2016年4月21日20-21 时当时为雷阵雨天气，极大风速9.7m/s（根据故障档地形、树木折断情况，故障档的风速可能更大）（根据中国气象局关于风力等级划分分析，陆地地面物象“折毁树枝”判断局部风速可能大于8级）。148#(设计编号N1096)塔同一座山线路沿线附近发现有多处树木被大风折断倒落现象。现场故障带电走线检查，发现500kV富砚乙线 148#-149#(设计编号 N1096-N1095) 档中央左相（B 相）与右相（C相）之间的相间间隔棒右相（C相）侧的均压环下表面及旁边的左中、左下、右下子导线上有多处放电痕迹（斑点），对应中相（A 相）的右上子导线上有多处放电痕迹（斑点）[1-3]。

500kV富砚乙线配置两套主保护，主一保护为北京四方的CSC103ACY型电流差动保护，主二保护为国电南自的PLS 603UWVS型电流差动保护。根据砚山变电站提供的保护动作信息及故障录波分析，两套主保护动作均为电流差动保护动作，其中主一保护13ms动作出口三跳，主二保护9ms动作出口三跳，故障选相为AC相，无零序电流，保护均正确动作出口，故障性质为AC相间短路故障，与本次查找到的故障点吻合。微地形、瞬时突发极端恶劣气象情况下，导致上、下导线非同步摆动，将下导线（A 相）往大沟大山谷上升侧向上平面右相（C相）导线方向大幅抬升，致使下导线（A 相）与右相（C 相）导线之间的间隙减小，空气间隙被击穿，引发相间闪络，导致三相跳闸故障。

2 紧凑型线路大档距的档距在微地形、微气象的影响。

500kV富砚乙线148#-149#故障档位于云南省广南县那洒镇石丫口、赵子寨附近。根据现场调查，在 148#(设计编号N1096)塔同一座山线路沿线附近发现有多处树木被大风折断倒落现象。故障段地形地貌，500kV富砚乙线故障点发生在 148#-149#(设计编号 N1096-N1095)（档距899米）塔位之间，该档横跨两座大山脊梁之间、西南至东北走向的长沟大山谷，跨越档海拔高程约 1480m-1640m ，山谷深约290m。148#-149#(设计编号 N1096-N1095)档之间的导线刚好位于风口位置[4]。

图148 #-149#档间的山谷

3 大档距紧凑型线路相间间隔棒设计优化

500kV富砚乙线为紧凑型输电，三相导线采用等边（等腰）倒三角形布置。故障档导线相间距离7.2m，塔头空气间隙（相对相）：5.7m（1600m～2000m 地区）的设计覆冰10mm冰区，基本风速 27m/s。导线型号及布置，全线均采用紧凑型输电技术，导线采用6×JL/G1A－300/40钢芯铝绞线。相间间隔棒安装情况，故障档档距899m，根据本工程相间间隔棒安装原则（档距 600～1000m 装设一处相间间隔棒），在上平面两相导线中央安装了一组相间间隔棒，预留有上、下相导线间补装相间间隔棒的条件。未充分辨析微地形、瞬时突发极端恶劣气象情况对线路安全稳定运行的影响。148#-149#档（即故障档）档距 899m，海拔高程约480～1640m，设计覆冰10mm，基本风速27m/s。设计时考虑到该档位于大山地区、档距较大、横跨的山谷较深，导线相间距和塔头空气间隙均留有一定裕度，即导线相间距离按7.2m、塔头空气间隙（相对相）按5.7m设计，并在上平面两相导线中央安装了一组相间间隔棒，预留有上、下相导线间补装相间间隔棒的条件。本设计基本满足相关设计标准和有关科研成果要求，符合本地区实际情况，但实际未充分利用“预留有上、下相导线间补装相间间隔棒的条件”安装三相导线之间的相间间隔棒，遏制三相导线非同步摆动。为限制紧凑型线路大档距三相导线非同步摆动，在大档 的1/4、1/2、3/4档距处三相导线之间加装相间间隔棒。目前大部分的紧凑型线路在档距为600～1000m线路均按照上平面两相导线中央安装了一组相间间隔棒，对于微气候、微地形时无法保证线路的安全稳定运行，甚至留下的隐患。由于把上平面两相导线中央安装了一组相间间隔棒后当导线受到强风时就出现上平面两相导线为一体，下相导线为一个体，上平面两相重量大摆动幅度和频率与下相导线不同，当出现对向摆动时就出现下相导线与上平面两相的距离为最短，此时将出现两相导线间安全距离不足引起相间短路。对于微气候、微地形紧凑型线路大档距在设计时应将三相导线按照相间间隔棒，同时对于已经投运的紧凑线路进行排查，结合技改项目加装三相相间隔棒避免出现相间短路影响线路安全稳定运行[5]。

4 结束语

紧凑型架空输电线路与常规型线路有减小通道走廊、提高输电能力，因而在全世界范围内大量的推广使用，同时紧凑型架空输电线路经过了多年复杂地形的考验后从设计、施工到运行维护技术在不断成熟，但是对于一些特殊情况下还是存在一些瑕疵，经过不断的实践和推论使紧凑型架空输电线路更加安全稳定的投入输电建设中，避免紧凑型架空输电线路大档距导线风摆引起相间跳闸故障。