蒲天貴

(云南電網(wǎng)公司曲靖供電局，云南 曲靖 655331)

0 前言

某500 kV 廠口曲靖II 回線，是我國西電東送大動脈之一，于2009 年5 月31 日建成投入運(yùn)行，該段線路2012 年05 月12 日19 時24 分和2012年06 月10 日15 時34 分連續(xù)兩次發(fā)生線路跳閘故障。根據(jù)故障錄波和保護(hù)測距情況分析，故障點(diǎn)可能在N211－N227 桿塔區(qū)段;查詢雷電定位系統(tǒng)，發(fā)現(xiàn)故障發(fā)生時線路附近有雷電，因此判斷故障查詢范圍為N195－N230。現(xiàn)場踏勘發(fā)現(xiàn)N212塔桿塔構(gòu)架及導(dǎo)線均有明顯電弧燒傷痕跡，暴雨、強(qiáng)風(fēng)結(jié)束后重合閘成功?？梢源_定跳閘的原因是外角側(cè)引流線對鐵塔放電所致，而且都發(fā)生在Ⅱ回線A 相。當(dāng)時的風(fēng)向是由A 相吹向B 相。故障發(fā)生后，立即對現(xiàn)場進(jìn)行了全面、細(xì)致的檢測、分析，開展改造方案的制定和施工作業(yè)。

1 故障現(xiàn)場檢測及原因分析

1.1 人為因素分析

N212 塔地處馬龍縣舊縣鎮(zhèn)四旗田村諸葛山頂上，周圍山坡陡峭，人跡罕至，現(xiàn)場沒有人留下的痕跡。也沒有野生動物留下的痕跡?？梢耘懦撕鸵吧鷦游锏囊蛩?。

對塔體各部進(jìn)行檢測未發(fā)現(xiàn)異常。暴雨、強(qiáng)風(fēng)結(jié)束后重合閘成功，說明已無接地點(diǎn)?？梢耘懦w安裝時的人為因素。

1.2 設(shè)備構(gòu)件因素分析

分別2 次對該塔的基礎(chǔ)、桿塔、金具、架空地線等進(jìn)行全面檢測，從制造質(zhì)量到安裝質(zhì)量均符合相關(guān)國家和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)要求，而且暴雨、強(qiáng)風(fēng)結(jié)束后重合閘成功，排除設(shè)備構(gòu)件因素。

1.3 JG341－27 型耐張塔技術(shù)因素

JG341－27 型耐張塔在本班所管范圍內(nèi)共有四基，其它各基一直運(yùn)行正常，僅N212 塔連續(xù)出現(xiàn)故障。說明該型塔的技術(shù)設(shè)計是成熟可靠的，發(fā)生故障另有原因。

1.4 地理環(huán)境、氣候因素分析

1)地理環(huán)境:N212 塔海拔2 250 米左右。兩側(cè)山體稍高呈丫口狀。是典型的大風(fēng)埡口，強(qiáng)風(fēng)對引流線的作用會讓引流線靠近塔身，引流線與塔身的空氣間隙變小，容易引起引流線對塔身放電。該塔四周地形地貌都是石頭山，周圍附近較開闊無樹木。較為突出，最容易引起外部過電壓雷過電壓放電。

2)氣候因素:故障發(fā)生時風(fēng)向接近水平方向與輸電線路方向垂直，是由A 相吹向B 相，在強(qiáng)風(fēng)作用下A 相引流線向塔身靠近，引流線與塔身的空氣間隙變小;B 相引流線遠(yuǎn)離塔身，引流線與塔身的空氣間隙變大，這是A 相引流線對塔身放電引發(fā)線路跳閘故障，B 相沒有發(fā)生故障的原因。

從燒傷的痕跡上看，引流線燒傷點(diǎn)到塔身燒傷點(diǎn)的距離是引流線到塔身的最近距離。

由此可以斷定狂風(fēng)、雷電和暴雨現(xiàn)象同時疊加出現(xiàn)在N212 塔是線路跳閘故障的原因。

1.5 故障分析結(jié)論

依據(jù)桿塔構(gòu)架及導(dǎo)線均有明顯電弧燒傷痕跡，故障發(fā)生在狂風(fēng)、雷電和暴雨的氣候條件下，且強(qiáng)風(fēng)結(jié)束后重合閘成功。分析認(rèn)為故障發(fā)生主要原因是:

1)暴雨降低空氣間隙;

2)強(qiáng)風(fēng)導(dǎo)致風(fēng)偏角過大降低空氣間隙;

3)雷電出現(xiàn)降低空氣間隙.三個降低空氣間隙因素同時發(fā)生，超出原設(shè)計所設(shè)定的環(huán)境氣候條件。即三個降低空氣間隙因素同時發(fā)生的情況下，起到絕緣作用的原設(shè)計4.30 米空氣間隙實(shí)際上已變得低于3.30 米的最小安全間隙，進(jìn)而發(fā)生A 相引流線對塔身放電引發(fā)線路跳閘故障。

2 技術(shù)改造方案確定

針對N212 塔所處地理和氣候條件已經(jīng)超出500 kV 線路JG341－27 型耐張塔原設(shè)計所設(shè)定的環(huán)境和氣候條件，引流線與塔身之間的安全距離已不能滿足現(xiàn)實(shí)需要。故障的隱患已經(jīng)存在，改造必須實(shí)行。相關(guān)技術(shù)改造方案選擇如下:

2.1 技術(shù)改造方案的選擇

1)避開危險點(diǎn):把N212 塔移動到可以避開強(qiáng)風(fēng)、雷電的地方。該辦法投資額高，而且總有一基要建在山梁上，還是避不開強(qiáng)風(fēng)和雷電。該辦法不可行。

2)更換塔型:對N212 塔從新選型，選擇能夠在狂風(fēng)、雷電和暴雨同時出現(xiàn)的極端氣候條件下都能安全、穩(wěn)定運(yùn)行的新塔型。此辦法投資較大，施工期長，難免會影響線路輸電?？勺鱾溥x方案。

3)在原塔基礎(chǔ)上進(jìn)行改造:在A 相出現(xiàn)跳閘故障時，處在同一種極端天氣的條件下的B 相卻沒有發(fā)生故障，其原因是風(fēng)向由A 相吹向B 相，在強(qiáng)風(fēng)作用下A 相引流線向塔身靠近，引流線與塔身的空氣間隙變小;B 相引流線遠(yuǎn)離塔身，引流線與塔身的空氣間隙變大。因此、在極端天氣的條件下讓引流線與塔身之間的距離之間的距離大于B 相引流線與塔身之間的距離，就可以保障引流線不向塔身放電來消除事故隱患。實(shí)地檢測到從懸臂梁的引流線絕緣子固定點(diǎn)到遠(yuǎn)端有1.2米，設(shè)想在懸臂梁的遠(yuǎn)端部加裝引流跳線絕緣子的辦法來加大引流線與塔身之間的距離，可使引流跳線到塔身的靜態(tài)距離從4.30 米增加到5.40米。該辦法如果可行不但投資額很小，施工期也只需停電8 小時就可以完成。

2.2 原塔基礎(chǔ)上進(jìn)行改造的可行性分析

由于N212 塔處在偏遠(yuǎn)多山地區(qū)，小氣候現(xiàn)象突出，采取把處于同一種極端天氣的條件下卻沒有發(fā)生故障的B 相作為參照條件來進(jìn)行推算。由于A 相和B 相在同一座塔上，所承受的氣候條件一致，唯一不同的是在風(fēng)力的作用下A 相引流線向塔身靠近，引流線與塔身的空氣間隙變小;B 相引流線遠(yuǎn)離塔身，引流線與塔身的空氣間隙變大，因此在下面的論證中只需討論引流線與塔身的距離。

1)無風(fēng)狀態(tài)下A 相和B 相引流線與塔身之間的距離，在無風(fēng)狀態(tài)下A 相和B 相引流線與塔身之間的距離均L=4.30 米。

2)把A 相引流線放電點(diǎn)拉到與塔身燒傷點(diǎn)同一個水平高度時兩點(diǎn)的距離最近，測量到引流線在水平方向上已經(jīng)向塔身靠近了0.47 米、可以認(rèn)為在風(fēng)力的作用下引流線水平向塔身靠近了M=0.47 米。此時引流線與塔身的動態(tài)距離N=LM=3.83 米。

3)極端天氣的條件下B 相引流線與塔身之間的距離，依據(jù)上面推論，B 相在風(fēng)力的作用下引流線將水平遠(yuǎn)離塔身M=0.47 米。此時引流線與塔身的動態(tài)距離P=L+M=4.77 米。

4)在懸臂梁外端部加裝引流跳線絕緣子后A相引流線與塔身之間的距離，懸臂梁外端部加裝引流跳線絕緣子后，引流線將水平外移Q=1.1米，此時、引流線與塔身之間的靜態(tài)距離為X=L+Q=5.40 米。在極端天氣的條件下，受絕緣子重力作用的影響，引流線在水平方向上向塔身靠近不會超過Y=0.15 米，此時A 相引流線與塔身之間的動態(tài)距離最小為Z=X－Y=5.25 米。

5)綜合分析:由于在極端天氣的條件下A相引流線對塔身放電引發(fā)線路跳閘故障，而B 相卻能安全運(yùn)行，說明了B 相引流線與塔身之間的距離N=4.77 米，為極端天氣的條件下已知安全距離。在A 相懸臂梁外端部加裝引流跳線絕緣子后，引流線與塔身之間的動態(tài)距離最小為Z=LY=5.25 米。Z=5.25 米大于極端天氣的條件下已知安全距離P=4.77 米。充分證明A 相懸臂梁外端部加裝引流跳線絕緣子是可行的，實(shí)施該改造方案可以消除A 相引流線對塔身放電引發(fā)線路跳閘的故障隱患。

3 結(jié)束語

經(jīng)過充分準(zhǔn)備，N212 塔在2013 年06 月05日改造從新投入運(yùn)行。經(jīng)歷了3 次極端天氣運(yùn)行安全、穩(wěn)定，再沒有發(fā)生過跳閘故障。證明故障的原因分析正確，采取的改造方法得當(dāng)。