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        輸電線路風(fēng)偏技術(shù)淺議

        2017-03-29 02:06:42鄭杰東
        科學(xué)與財富 2016年24期

        鄭杰東

        1.前言

        在電力系統(tǒng)中,輸電線路分布點多面廣,橫跨崇山峻嶺、河流湖泊,導(dǎo)線、金具、絕緣子暴露在大自然中,沿線運行環(huán)境惡劣。目前以福州地區(qū)為例,輸電線路多為貓頭型、“干”字型鐵塔為主要塔型,塔頭電氣間隙緊湊,沿海登陸的臺風(fēng)以及強(qiáng)對流天氣產(chǎn)生的颮線風(fēng)作用于線路上,將使導(dǎo)線、引流線產(chǎn)生風(fēng)偏搖擺,當(dāng)搖擺幅度超過設(shè)計允許值,導(dǎo)線對塔材等部件風(fēng)偏放電,導(dǎo)致線路失地跳閘,嚴(yán)重威脅到電網(wǎng)的安全運行。

        2.線路風(fēng)偏放電原因分析

        當(dāng)風(fēng)力作用于導(dǎo)線上,垂直于線路方向的分量將使導(dǎo)線產(chǎn)生橫線路的搖擺偏移,搖擺幅度取決于風(fēng)速、絕緣子、導(dǎo)線自重等因素,搖擺到一定角度后,導(dǎo)線與塔身的距離減少,小于正常運行時的空氣間隙,在工頻電壓下空氣隙擊穿放電。

        從歷年的數(shù)據(jù)統(tǒng)計來看,直線貓頭塔中相導(dǎo)線風(fēng)偏放電和“干”字型塔中相引流線風(fēng)偏放電占線路風(fēng)偏放電的絕大多數(shù),分別為33.8%、65.8%,下面以兩者為例,通過典型故障調(diào)查,風(fēng)偏搖擺角計算、校驗,詳細(xì)剖析線路風(fēng)偏失地故障的原因。

        2.1直線貓頭塔風(fēng)偏放電原因分析

        某年某月某日,第9號臺風(fēng)登陸福州,220kV某某路回#39中相導(dǎo)線風(fēng)偏后對塔身主材放電,導(dǎo)致線路跳閘,重合不成,隨后進(jìn)行強(qiáng)送成功。該塔位于半山腰,中相導(dǎo)線懸掛點采用單串合成絕緣子加掛重錘的組裝方式,懸點高度為37.5m。重錘采用ZC-1,共5片,單片重15.464kg,單個長度68mm。防振錘采用FD-4,前后側(cè)共12個,單個重5.6kg。根據(jù)氣象部門資料,當(dāng)時臺風(fēng)風(fēng)速達(dá)到35m/s。

        選擇氣象工況為最大風(fēng)速35m/s、氣溫15℃、覆冰厚度0mm。

        根據(jù)塔頭尺寸及導(dǎo)線相關(guān)參數(shù)計算直線絕緣子串風(fēng)偏角:

        絕緣子水平風(fēng)壓:Pj=AjV2/1.6=o.39x352/1.6=298.6N

        重錘重量:W=5×15.464×9.8=757.7N

        重錘長度:10=5×68=340mm=0.34m

        防振錘重量:Gf=12x5.6×9.8=658.56N

        Lh=lsin0=3.238sin64.24。=2.92m

        中相橫擔(dān)全長6.8m,絕緣子懸掛點中心至塔材角鐵距離3.4m

        220kV線路帶電導(dǎo)線與桿塔構(gòu)件在運行電壓下的最小空氣間隙為0.55m。

        e=3.4-2.92=0.48m<0.55m,

        當(dāng)搖擺角達(dá)到64.24度,間隙圓相割于桿塔上的f、h點,導(dǎo)線與塔身主材最近距離僅0.48m,導(dǎo)致空氣隙擊穿放電,線路跳閘。可見風(fēng)速大、合成絕緣子串自身重量輕、線路垂直檔距小是直線貓頭塔風(fēng)偏放電的主要原因。

        2.2“干”字型鐵塔中相引線風(fēng)偏放電原因分析

        臺風(fēng)、颮線風(fēng)期間,福州某地區(qū)220kV線路多次跳閘,故障點集中在“干,,字型鐵塔上,線路跳閘情況如表2所示?!案伞弊中退邢嘁€采用單串瓷絕緣子加撐管懸掛,中相引線較長,約10來米,繞過塔身的前后側(cè),在風(fēng)力作用下引線搖擺幅度較大。當(dāng)時風(fēng)速為35m/s,選擇氣象工況為最大風(fēng)速35m/s、氣溫15℃、覆冰厚度0mm。

        絕緣子水平風(fēng)壓:Pj=Cn+1)AjV2/1.6=14×0.03×352/1.6=321.56N

        撐鐵重量:G0=34.326×9.8=336.4N

        撐鐵風(fēng)壓:P0=3×0.063×352/1.6=144.7N

        絕緣子串全長:1=1898+596=2494mm=2.494m

        Lh=lsin0=2.494sin35.73。=1.456m

        由于引線長度較大,在個別馳度大的地方又形成了小弧垂,小弧垂可達(dá)0.3-0.5m。

        故:1=1.456+0.3=1.756m

        引流線距離鐵塔塔材最近點為2.05m

        e=2.05-1.756=0.294m<0.55m

        根據(jù)風(fēng)偏搖擺角繪制塔頭間隙圓圖,當(dāng)搖擺角達(dá)到35.73度,小弧垂的間隙圓相割于桿塔上的f、h點,引流線與塔身主材最近距離僅0.294m,導(dǎo)致空氣隙擊穿放電,線路跳閘。可見風(fēng)速大、引流線重量輕、馳度大是“干”字型塔中相引流線風(fēng)偏放電的主要原因。

        3.防風(fēng)偏改造方案

        直線貓頭塔中相導(dǎo)線可以采用“V”型串懸掛方式,形成穩(wěn)定的三角桁架結(jié)構(gòu),理論上不會再發(fā)生搖擺。絕緣子組裝型式可以采用U型環(huán)+延長環(huán)+拉桿+直角掛板+合成絕緣子+碗頭掛板+LV聯(lián)板。

        導(dǎo)線的搖擺僅限于直角掛板至懸垂線夾處,該段垂直距離0.653m,即使在強(qiáng)臺風(fēng)下,風(fēng)偏搖擺角大到90度,風(fēng)偏搖擺的水平距離僅0.653m,與鐵塔主材間有2.747m的安全距離,從根本上消除了風(fēng)偏搖擺造成線路失地故障。

        “干”字型鐵塔防風(fēng)偏改造可以采用獨立掛點的雙絕緣子串加裝撐管的方式進(jìn)行,兩絕緣子串問間距以1.5m~1.8m為宜,雙絕緣子串一方面加大了絕緣子的自重,另一方面絕緣子產(chǎn)生不同期搖擺可以抵消部分風(fēng)力作用,限制了風(fēng)偏搖擺角,對于TG型桿塔可以直接拆除線路鐵塔最外側(cè)的角鐵,直接安裝1.8m的角鐵。此外,還應(yīng)嚴(yán)格控制引流線長度,可以使用繩索量取后制作引線,防止局部區(qū)域形成大于0.3m的弧垂。

        因空氣間隙大于0.55m的放電間隙,間隙圓圖與塔身主材沒有交點,線路可以安全運行。若考慮雙絕緣子串的不同期搖擺,引線的風(fēng)偏搖擺角將進(jìn)一步減少,引流線與塔身主材的空氣間隙將進(jìn)一步增大,更能保證線路運行的穩(wěn)定性。對于部分“干”字型鐵塔,引流線因塔型尺寸、施工工藝、線路轉(zhuǎn)角過大等客觀原因限制,造成引流線弧垂過大,當(dāng)采用雙串絕緣子加撐管的改造方式仍然無法滿足要求,會因小弧垂過大而在風(fēng)偏的情況下對塔身放電,對于該種情況,需采取較為特殊的改造方案。在臺風(fēng)、颮線風(fēng)期間,尚有其它一些塔型發(fā)生風(fēng)偏放電故障,雖然機(jī)率低,但仍需引起重視。大于45度轉(zhuǎn)角塔外角側(cè)引線距離塔身較近,可以參照“干”字型塔風(fēng)偏改造情況,在橫擔(dān)側(cè)加裝卡具,使用獨立掛點的雙串絕緣子進(jìn)行改造。

        上述均為限制導(dǎo)線對塔身放電的改造措施,對于檔距中央導(dǎo)線的風(fēng)偏也應(yīng)進(jìn)行校驗,并加上適當(dāng)?shù)陌踩嚯x,保持足夠裕度后,進(jìn)行樹木砍伐和違章建筑的清理,從而保證線路整體的防風(fēng)偏性能。

        4.小結(jié)

        通過對高壓架空線路風(fēng)偏放電故障的調(diào)查,找出幾種易發(fā)生風(fēng)偏放電的塔型,深入分析了導(dǎo)線風(fēng)偏放電的原因,并闡述了相應(yīng)的改造方案,為線路防風(fēng)偏改造提供了有力的技術(shù)保障。用于指導(dǎo)風(fēng)偏改造實施依據(jù),并在多條線路上應(yīng)用實施,取得了良好的效果。

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