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        220 kV輸電線路風(fēng)偏故障及防控措施

        2015-12-10 11:20:48梁長棟張建軍毋秋霞
        山西電力 2015年3期
        關(guān)鍵詞:風(fēng)偏氣象條件偏角

        梁長棟,張建軍,毋秋霞

        (國網(wǎng)山西省電力公司呂梁供電公司,山西 呂梁 032200)

        0 引言

        近幾年來,極端氣候頻發(fā),架空線路的絕緣子按照要求進(jìn)行全部復(fù)合化,雖然滿足了防污要求,但沒有充分考慮到復(fù)合絕緣子換瓷質(zhì)絕緣子后,降低了部分架空線路桿塔抗風(fēng)偏的能力。因此,對發(fā)生故障線路的桿塔加裝下拉橫擔(dān)進(jìn)行風(fēng)偏改造,結(jié)合所在區(qū)域氣象條件全面校驗(yàn)風(fēng)偏間隙勢在必行。

        1 輸電線路風(fēng)偏案例分析

        1.1 跳閘情況

        2011年6月7 日16時(shí)03分,文水220 kV變電站文汾線273開關(guān)縱聯(lián)差動、縱聯(lián)距離雙套保護(hù)動作掉閘,C相接地故障,重合復(fù)跳,測距顯示故障點(diǎn)距離文水變電站出口10.5 km。17時(shí)20分線路試送成功。

        1.2 故障巡視情況

        接到地調(diào)220 kV文汾線故障通知后,根據(jù)當(dāng)時(shí)的天氣狀況、保護(hù)測距情況,初步判斷是風(fēng)偏導(dǎo)致線路接地掉閘。17時(shí)45分巡視人員登桿塔檢查時(shí)在12號鐵塔找到故障點(diǎn),C相雙串絕緣子懸垂線夾船口處有燒傷痕跡,鐵塔右側(cè)兩根主材、一根輔材有放電痕跡。

        1.3 氣象資料

        經(jīng)向文水氣象部門了解,故障發(fā)生時(shí)當(dāng)?shù)貧庀髼l件相當(dāng)惡劣,刮有10級西北風(fēng),固定觀察點(diǎn)風(fēng)速達(dá)到26.5 m/s,根據(jù)線路附近樹木折斷及電力設(shè)施損壞情況,確定現(xiàn)場風(fēng)速超過10級[1]。

        1.4 暴露的問題

        220 kV文汾線12號鐵塔使用的LV1-24鐵塔,設(shè)計(jì)線間距離是6.6 m,2011年6月7日大于風(fēng)速25 m/s的10級大風(fēng)橫線路吹向線路時(shí),使得處于上風(fēng)側(cè)的導(dǎo)線沿掛點(diǎn)旋轉(zhuǎn)靠近鐵塔放電,突顯鐵塔設(shè)計(jì)的先天不足[2]。

        由于處于平川地區(qū)的輸電線路,從以往的設(shè)計(jì)上,均是按照風(fēng)速25 m/s設(shè)計(jì)。運(yùn)行管理上也是按照這個思路進(jìn)行,當(dāng)超過25 m/s風(fēng)速大風(fēng)突至?xí)r,設(shè)計(jì)的弊病顯露無疑。

        分析山西省呂梁市2011年6月220 kV輸電線路連續(xù)發(fā)生的風(fēng)偏跳閘現(xiàn)象。在發(fā)生故障跳閘時(shí)當(dāng)?shù)貧庀髼l件惡劣,伴有短時(shí)雷雨大風(fēng),桿塔架構(gòu)、金具及導(dǎo)線均有路徑明晰的電弧燒痕,重合閘100%不成功,強(qiáng)風(fēng)消失后均試送成功的情況下,確認(rèn)風(fēng)偏是跳閘的主要原因有強(qiáng)風(fēng)使導(dǎo)線對桿塔的風(fēng)偏角過大;設(shè)計(jì)改造架空線路時(shí)沒能對惡劣氣象和局部地區(qū)微氣候進(jìn)行現(xiàn)場調(diào)研,對氣象災(zāi)害造成的影響估計(jì)不足。

        2 風(fēng)偏角計(jì)算

        220 kV文汾線12號鐵塔情況尺寸情況如圖1所示。

        橫擔(dān)長度為D=3 000 mm,絕緣子串長L=3 160 mm。

        圖1 鐵塔風(fēng)偏計(jì)算模型

        2.1 正常運(yùn)行電壓下的計(jì)算分析

        經(jīng)有關(guān)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明:在正常運(yùn)行電壓情況下,220 kV線路單相對地火花放電距離(空氣間隙) d=130 mm時(shí),會發(fā)生火花放電[2,3]。此時(shí)風(fēng)偏角應(yīng)為最大(計(jì)算公式)。

        式中:θ——風(fēng)偏角;

        D——橫擔(dān)長度,取值為3 000 mm;

        d——放電距離,取值為130 mm;

        L——絕緣子串長,取值為3 160 mm。

        經(jīng)過計(jì)算,此時(shí)的風(fēng)偏角θ1=65.26°,通過文汾線12號鐵塔風(fēng)速風(fēng)偏對照表相比較,此時(shí)的瞬時(shí)風(fēng)速大于32 m/s。

        2.2 最大操作過電壓下的計(jì)算分析

        最大操作過電壓情況下220 kV線路單相對地火花放電距離(空氣間隙) d=420 mm時(shí),會發(fā)生火花放電[2,3]。經(jīng)過計(jì)算θ2=54.732°,與文汾線12號鐵塔風(fēng)速風(fēng)偏對照表相比較,此時(shí)的瞬時(shí)風(fēng)速大于27 m/s。

        2.3 低氣溫下的計(jì)算分析

        一般考慮的風(fēng)度校驗(yàn)是按照運(yùn)行電壓情況下氣溫在-5℃,風(fēng)速30 m/s,且滿足最小空氣間隙d=550 mm時(shí)進(jìn)行驗(yàn)算,經(jīng)過計(jì)算此時(shí)的風(fēng)偏角θ3=50.833°,與文汾線12號鐵塔風(fēng)速風(fēng)偏對照表相比較,此時(shí)的瞬時(shí)風(fēng)速大于25 m/s[2,3]。

        結(jié)合當(dāng)日跳閘發(fā)生前,該線路處于正常的運(yùn)行電壓情況下,天氣氣溫為27℃,氣候比較干燥,所以發(fā)生引起跳閘的火花放電距離小于550 mm,并且接近130 mm,此時(shí)的風(fēng)偏角大于50.833°,當(dāng)時(shí)的風(fēng)速大于25 m/s。

        220 kV文汾線12號鐵塔在不同風(fēng)速下的風(fēng)偏角對照見表1。

        表1 220 kV文汾線12號鐵塔不同風(fēng)速下的風(fēng)偏角(氣溫27℃)

        3 治理和改進(jìn)措施

        由于近年來極端天氣頻發(fā),平川地區(qū)也出現(xiàn)了超過25 m/s風(fēng)速的大風(fēng),建議設(shè)計(jì)部門在設(shè)計(jì)線路時(shí),參照更高等級氣象條件去設(shè)計(jì)桿塔。對大風(fēng)天氣頻發(fā)區(qū)域現(xiàn)有LV1型塔進(jìn)行換塔或防風(fēng)偏改造。目前,國網(wǎng)呂梁供電公司已對所轄220 kV輸電線路LV1型塔采取了加裝下橫擔(dān)下拉絕緣子的防風(fēng)偏措施,有效地防止了風(fēng)偏故障的再次發(fā)生。

        近年來,許多單位為滿足防污要求,把110 kV以上的架空輸電線路的瓷瓶串更換為復(fù)合絕緣子懸垂串,由于復(fù)合絕緣子自重不足,運(yùn)行單位在更換前未能開展風(fēng)偏校驗(yàn),風(fēng)偏角增大,造成下端帶電導(dǎo)線離塔身安全距離不足而發(fā)生閃絡(luò),對垂直擋距小的線路影響更甚[2]。因此,在原為瓷瓶串設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)上變換為復(fù)合絕緣子懸垂串時(shí),必須作風(fēng)偏角和空氣間隙校核。

        將強(qiáng)風(fēng)區(qū)域帶及風(fēng)偏角大的緊湊型桿塔復(fù)合絕緣子加裝V串防風(fēng)偏絕緣子或重錘,為線路安全運(yùn)行提供便利和保障。

        4 結(jié)束語

        220 kV輸電線路LV1塔進(jìn)行多種狀態(tài)下風(fēng)偏計(jì)算與分析表明,原有設(shè)計(jì)不能滿足極端氣象條件下架空線路的安全運(yùn)行,采取了加裝下橫擔(dān)下拉絕緣子,加裝V串防風(fēng)偏絕緣子或重錘等防風(fēng)偏措施,有效減小了架空導(dǎo)線在各種惡劣氣象條件下的風(fēng)偏角,極大地提高了輸電線路的抗風(fēng)偏能力,為線路安全運(yùn)行提供便利和保障。該改造方案既經(jīng)濟(jì)又簡便,而且實(shí)用效果好,適于推廣應(yīng)用。

        [1] 尹慶福.送電線路[M].北京:中國電力出版社,2005:139.

        [2] 王清葵.送電線路運(yùn)行與檢修[M].北京:中國電力出版社,2014:194.

        [3] 陳景彥.輸電線路運(yùn)行維護(hù)理論與技術(shù)[M].北京:中國電力出版社,2009:90-97.

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