王建偉，王志利，趙亞寧

（1.國(guó)網(wǎng)山西省電力公司檢修公司，山西 太原 030032；2.國(guó)網(wǎng)山西省電力公司，山西 太原 030001；3.國(guó)網(wǎng)山西省電力公司電力科學(xué)研究院，山西 太原 030001）

500 kV緊湊型輸電線路跳閘故障分析

王建偉1，王志利2，趙亞寧3

（1.國(guó)網(wǎng)山西省電力公司檢修公司，山西 太原 030032；2.國(guó)網(wǎng)山西省電力公司，山西 太原 030001；3.國(guó)網(wǎng)山西省電力公司電力科學(xué)研究院，山西 太原 030001）

指出500 kV緊湊型輸電線路導(dǎo)線與塔窗的空氣間隙小，相導(dǎo)線之間的間隙小，若通道環(huán)境較為惡劣，尤其是易引發(fā)導(dǎo)線不同期擺動(dòng)的區(qū)段，則跳閘率和停運(yùn)率明顯上升。針對(duì)500 kV緊湊型輸電線路在運(yùn)行中出現(xiàn)的不同類(lèi)型跳閘故障，從塔型結(jié)構(gòu)及線路的設(shè)計(jì)、運(yùn)行和反措的角度分析總結(jié)，以期達(dá)到少跳閘、少停電的目的。

500 kV緊湊型輸電線路；跳閘分析；塔型結(jié)構(gòu)

0 引言

500 kV緊湊型輸電線路以輸送自然功率大、波阻抗小、有效抑制不平衡電流、節(jié)省輸電走廊和桿塔塔材等優(yōu)點(diǎn)，在我國(guó)東北、華北和華中等部分地區(qū)得到較為廣泛的使用。在實(shí)際運(yùn)行中，與常規(guī)塔型線路相比，緊湊型輸電線路在部分區(qū)段出現(xiàn)了跳閘率高、故障停運(yùn)時(shí)間長(zhǎng)等故障，值得專(zhuān)業(yè)人員去分析和研究。

1 500 kV緊湊型輸電線路導(dǎo)線與塔身間距

500 kV緊湊型和常規(guī)型500 kV(單回和雙回)的直線塔型結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示。緊湊型輸電線路三相導(dǎo)線全部在塔窗之內(nèi)，單回常規(guī)線路有一相在塔窗之內(nèi)，雙回線路導(dǎo)線分列兩側(cè)。3種桿塔塔窗（或塔身）與導(dǎo)線之間的空氣間隙距離都有所不同。通過(guò)不同類(lèi)型500 kV桿塔設(shè)計(jì)[1]推導(dǎo)計(jì)算：緊湊型桿塔與左右兩邊相導(dǎo)線空氣間隙距離最小，不大于500 kV復(fù)合絕緣子的結(jié)構(gòu)高度（4 030 mm或4 450 mm），其空氣間隙距離約為3 830~4 250 mm；單回常規(guī)塔型次之，左右兩邊相與塔窗間隙約為5 050~6 000 mm；雙回常規(guī)塔型最大，大于5 300 mm。根據(jù)500 kV線路桿塔帶電作業(yè)間隙控制知，緊湊型線路約為4 m，常規(guī)線路間隙一般在5 m以上，可應(yīng)證以上推導(dǎo)和計(jì)算。

圖1 500 kV輸電線路不同塔型塔頭結(jié)構(gòu)圖

2 500 kV緊湊型輸電線路導(dǎo)線相相間距

500 kV緊湊型輸電線路和常規(guī)500 kV線路(單回和雙回)的導(dǎo)線排列方式各有所不同。緊湊型為倒等邊三角排列，常規(guī)單回為水平排列、雙回為垂直排列。具體情況見(jiàn)示意圖2。500 kV緊湊型相相間距為7 700 mm，大尺寸塔頭為9 118 mm；500 kV常規(guī)型（單回）最小相相間距為9 800mm，大尺寸塔頭為12 300 mm；500 kV常規(guī)型（雙回）最小相相間距大于12 000 mm。

圖2 導(dǎo)線排列方式

3 500 kV緊湊型輸電線路跳閘分析

500 kV緊湊型直線桿塔塔頭尺寸較小，使其導(dǎo)線與塔身、導(dǎo)線與導(dǎo)線空氣間隙小于常規(guī)塔型。若線路運(yùn)行通道較為惡劣，則緊湊型直線桿塔的運(yùn)行安全裕度將大大小于常規(guī)型直線桿塔，以下是較為典型的緊湊型直線桿塔跳閘，具體分析如下。

3.1 雷擊

2008年—2012年，山西電網(wǎng)500 kV緊湊型輸電線路雷擊跳閘最為頻繁（根據(jù)《2008年—2015年山西電網(wǎng)500 kV及以上輸電線路跳閘分析報(bào)告》統(tǒng)計(jì)），500 kV緊湊型輸電線路雷擊跳閘6線13次，12次發(fā)生在直線塔，1次為耐張塔外角側(cè)引流串雷擊放電，具體情況見(jiàn)表1。跳閘的原因一方面為處于山區(qū)的大檔距桿塔，其地線保護(hù)角疊加桿塔地面傾角的影響（屏蔽耦合作用減弱）而造成的雷擊；另一方面的重要的原因是緊湊直線塔的導(dǎo)線與塔窗空氣間隙小，耐雷水平先天不足導(dǎo)致的雷擊放電。常規(guī)型桿塔的雷擊放電通道是絕緣子串，而緊湊直線塔的放電通道為絕緣子串和塔窗空氣間隙，如圖3所示為緊湊型線路不同的5次雷擊跳閘放電通道的示意圖。

3.2 鳥(niǎo)害

2010年—2013年，山西電網(wǎng)500 kV輸電線路共發(fā)生鳥(niǎo)糞閃絡(luò)8次，其中5次跳閘發(fā)生在緊湊型線路（根據(jù)《2008年—2015年山西電網(wǎng)500 kV及以上輸電線路跳閘分析報(bào)告》統(tǒng)計(jì)），具體情況見(jiàn)表2。5次跳閘固然與運(yùn)行單位未能掌握所轄區(qū)域鳥(niǎo)類(lèi)活動(dòng)、防鳥(niǎo)刺安裝數(shù)量不夠和覆蓋范圍及高度不滿足要求等有關(guān)，但是緊湊型導(dǎo)線與塔身空氣間隙小且絕緣子懸掛為型V串（相同鳥(niǎo)糞拉絲長(zhǎng)度下，V串比I串短接絕緣爬電長(zhǎng)度更長(zhǎng)），是導(dǎo)致鳥(niǎo)糞閃絡(luò)的重要原因。

表1 2008年—2012年500 kV緊湊型線路雷擊故障情況統(tǒng)計(jì)

圖3 500 kV緊湊型線路5次雷擊跳閘放電通道

表2 2010年—2013年500 kV線路鳥(niǎo)害故障情況統(tǒng)計(jì)

3.3 導(dǎo)線不同期擺動(dòng)

2010年—2014年，山西電網(wǎng)500 kV緊湊型輸電線路共發(fā)生風(fēng)偏跳閘9次、覆冰舞動(dòng)跳閘17次（根據(jù)《2008年—2015年山西電網(wǎng)500 kV及以上輸電線路跳閘分析報(bào)告》統(tǒng)計(jì)）。雖然風(fēng)偏和覆冰舞動(dòng)形成機(jī)理略有差異，但其共同的特點(diǎn)是緊湊型桿塔導(dǎo)線的不同期擺動(dòng)，其故障相別均為倒三角排列導(dǎo)線的下相與任一上相之間（L2—L1 或L2—L3）的相間短路，故障區(qū)段比較集中，故障檔距偏大（風(fēng)偏故障桿塔最小檔距684 m、最大檔距1 350 m；舞動(dòng)故障桿塔最小檔距562 m，最大檔距1 001 m）。運(yùn)維人員在線路巡視中發(fā)現(xiàn)，500 kV常規(guī)型線路導(dǎo)線不同期擺動(dòng)的頻率和幅度并不低于緊湊型線路，但常規(guī)型線路發(fā)生跳閘的概率卻遠(yuǎn)低于緊湊型線路。由此推斷，緊湊型線路在導(dǎo)線不同期擺動(dòng)中更易發(fā)生跳閘，其最根本的原因?yàn)榫o湊型線路導(dǎo)線相相間距小，在大檔距條件下，導(dǎo)線擺動(dòng)幅度大，上下相導(dǎo)線易放電。

4 反事故措施

針對(duì)雷擊和鳥(niǎo)害跳閘，故障桿塔可加裝避雷器（連續(xù)3基）和鳥(niǎo)刺（鋪滿橫擔(dān)），即可有效降低雷擊和鳥(niǎo)害的跳閘率。

針對(duì)導(dǎo)線的不同期擺動(dòng)產(chǎn)生的風(fēng)偏和覆冰舞動(dòng)跳閘，措施如下：安裝相間間隔棒，見(jiàn)圖4；加裝失諧擺、抑制扭振型防舞器、雙擺防舞器、整體式偏心重錘等。以上防范措施為簡(jiǎn)要的概述，具體實(shí)施時(shí)，還要多方面考慮線路的實(shí)際情況，如舞動(dòng)和風(fēng)區(qū)等級(jí)、地形、氣象、跨越情況、檔距大小、連接金具強(qiáng)度、桿塔防松、投資費(fèi)用等。

圖4 構(gòu)成封閉和半封閉三角形的相間間隔棒安裝示意圖

5 結(jié)束語(yǔ)

在輸電通道部分區(qū)段內(nèi)，500 kV緊湊型輸電線路之所以比常規(guī)型線路跳閘比率高，是因?yàn)槠錀U塔設(shè)計(jì)的兩個(gè)短板，一是導(dǎo)線與塔窗的空氣間隙小，二是相相導(dǎo)線之間的間隙小。若輸電通道環(huán)境較好，則緊湊型輸電線路的優(yōu)點(diǎn)是顯而易見(jiàn)的；若通道環(huán)境較為惡劣，尤其是易引發(fā)導(dǎo)線不同期擺動(dòng)的區(qū)段，則緊湊型輸電線的跳閘率和停運(yùn)率則會(huì)明顯上升。

a）線路設(shè)計(jì)單位不宜在大風(fēng)區(qū)、易舞動(dòng)區(qū)以及易造成導(dǎo)線不同期擺動(dòng)的微氣象微地形區(qū)，采用緊湊型輸電線路設(shè)計(jì)；采用緊湊型線路設(shè)計(jì)的區(qū)段，應(yīng)避免大檔距情況的出現(xiàn)，提高運(yùn)行安全裕度。

b） 運(yùn)維單位應(yīng)積累和總結(jié)500 kV緊湊型輸電線路運(yùn)維經(jīng)驗(yàn)，跳閘事故多發(fā)和頻發(fā)區(qū)段應(yīng)及時(shí)將緊湊型桿塔改造為常規(guī)型桿塔，減小運(yùn)維壓力，避免反復(fù)多次的投資改造。

Analysis on the Trip Fault of 500 kV Com pact Transm ission Lines

WANG Jianwei1,WANG Zhili2,ZHAO Yaning3

（1.State Grid ShanxiM aintenance Company of SEPC,Taiyuan,Shanxi 030032,China; 2.State Grid Shanxi Electric Power Corporation,Taiyuan,Shanxi 030001,China; 3.State Grid Shanxi Electric Power Research Institute of SEPC,Taiyuan,Shanxi 030001,China)

It is pointed out that theairgap between conductorand towerwindow of500 kV compact transmission line is smallaswell as thegap between phase conductors.If the channelenvironment is rather bad,especially in the sectionwhere asynchronous swing usually occurs,the trip rate and outage ratewillbe obviously higher.According to different typesof tripping faults in 500 kV compact transmission lines,the design of tower structures,the operation of transmission linesand countermeasure are analyzed and summarized so as to achieve the goalof less trippingand lesspower failure.

500 kV compact transmission lines；trip analysis；towerstructures

TM723

A

1671-0320（2016）06-0005-03

2016-09-10，

2016-10-17

王建偉（1985），男，山西太原人，2007年畢業(yè)于太原理工大學(xué)電力系統(tǒng)及其自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)，工程師，從事輸變電檢修工作；

王志利（1983），男，山西大同人，2007年畢業(yè)于山西大學(xué)工程學(xué)院電力系統(tǒng)及其自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)，工程師，從事輸電線路運(yùn)維管理工作；

趙亞寧（1987），男，山西陽(yáng)泉人，2013年畢業(yè)于西安交通大學(xué)高電壓專(zhuān)業(yè)，碩士，工程師，從事高電壓及外絕緣檢測(cè)工作。