探讨超高压输电线路风偏故障分析与防风偏措施

探讨超高压输电线路风偏故障分析与防风偏措施

(国网新疆电力有限公司巴州供电公司新疆库尔勒市841000)

摘要:近年来,随着我国社会经济的快速发展,电网建设步伐不断的加快,电网结构日益复杂,引发输电线路故障的因素大幅增加,其中输电线路风偏现象频繁,在电力安全事故总数中占据近55%的比例,对输电线路的安全稳定运行造成严重的威胁,而做好输电线路风偏排查和治理工作,成为整个输电线路工作的重中之重。本文重点分析超高压输电线路风偏故障特点以及原因分析,并提出一系列有效防范风偏故障的有效路径,为保障电网的安全可靠供电提供有力条件,以确保社会和百姓用电无虞。

关键词:超高压输电线路;风偏故障;防风偏措施

1对风偏故障的系统分析

1.1风偏故障的特点

1.1.1风偏故障常伴随恶劣天气状况

当输电线路在实际运行过程中,一旦产生风偏故障,出现强风天气的可能性高达89%,其中极端天气,如暴雨或者冰雹伴随其中,风偏故障所发生的区域与地质条件和地貌特征无直接关系,当产生遇疾风天气时,风速最强时可达到30m/s,故障阵发性、持续性、连续性较强。一旦风力加大,输电线路整体产生统一方向性的偏移,且冰雹或者暴雨等极端恶劣天气,无形中降低了线路的工频放电电压,面对暴风及暴雨双重机制的压迫之下,易于引发输电线路风偏故障。

1.1.2风偏故障时重合闸成功率低

当输电线路处于高电压运行状态之下,风偏跳闸故障的产生几率较高,在加上恶劣天气等自然因素的影响,致使重合闸的成功率大大降低,不利于整个供电过程的可靠性、稳定性及安全性。当风偏故障产生时,由于重合闸动作时间通常小于强风的持续时间,造成重合闸动作放电间隙仍然很小。

1.1.3风偏故障放电路径清晰、特性明显

对于风偏故障的类型,可以按照放电路径进行划分,具体风偏故障类型主要包括以下几种:导地线线间放电、导线对杆塔构件放电以及导线对周边物体放电。从故障类型的性质来看,三者在整体表现上具有一个较为相似点,即导线或导线侧金具上可发现有明显的烧伤痕迹。与其他两种类型相比,放电现象较为常见的类型主要是导线对杆塔构件的放电,一般在角钢端部或者脚钉等较为突出的位置,放电次数及放电痕迹较为明显。

1.2风偏故障原因

1.2.1恶劣天气

①台风。台风的虹吸效应作用于输电线路,使导线承受的向上和水平的风荷载増加,风偏角增大。台风灾害严重时,甚至会引起塔杆倾斜和倒塔事故。此外,空气中积累的大量水分会使空气间隙闪络电压降低,从而增加了风偏闪络发生的可能性。

②龙卷风。龙卷风是云层中雷暴的产物,是一种旋涡。空气中的水蒸气在蒸发过程中不断向上升,在达到一定高度时产生冷却现象,并凝结成云,水蒸气持续不断的蒸发上升,在此过程中受冷体积不断减小,但是汇聚在云团下方的气体,依然对空间进行不断的补充,从而形成一种大风,但是在这个补充空间内,由于气体的不均匀,导致龙卷风天气现象的产生。而对于输电线路而言,龙卷风的产生极有可能导致风偏跳闸或者输电线路杆塔倾倒等电力安全事故,龙卷风经过的地方,携带大量杂物和树木,这些外力因素可能对输电线路设备产生一定的影响,引起设备放电,从而对整个电网安全产生严重的威胁。

③地方性风。所谓地方性风,主要是指在有限区域内,在地里位置、地表性质以及地形等条件的影响之下,产生的一种具有区域特点的风,从持续时间上划分,可以分为两种:一种是周期性,另一种是非周期性。而对于其的产生,主要是通过一种动力作用所引起的,这种动力主要地形的动力作用以及地表的热力作用,当气压在一定范围之内较为低弱的条件之下,表现更为明显。

1.2.2设计短板

第一,对周边环境关注度不足。在对架空线路进行设计的过程中,不仅要思考导线边线间距离占地和铁塔基础占地,同时还要将导线对地面、树木、公路、建筑物以及其他架空线路距离纳入考虑范围之内。当导线所预留距离脱离标准时,使跨越物之间距离缩小,极易引发风偏故障,例如,导地线间放电、导线对周边物体放电等等。

第二,对恶劣气象条件估计不足。通常情况下,在线路设计阶段,设计工作能够顺利完成,主要取决于对当地气候条件的把握。因此,在实际设计工作开展时,可通过对区域内气象数据的检测,对暴风或风速等进行大致估算。目前,国内气象观测站的建立,往往与输电线路之间的实际距离较远,无法全面覆盖输电线路,输电线路数据读取不够全面和精准。此外,对恶劣气象条件考虑不足,往往导致杆塔设计不满足规程要求。

第三,线路改造考虑不周全。在强风的作用下,绝缘子偏移角度势必增大,导线与塔身安全距离势必缩小,很大程度上增加了输电线路风偏故障发生的可能性。输电线路垂直档距越小,受到的影响就越大。因此,在输电线路改造过程中,设计人员应对导线风偏角和空气间隙进行必要的校核,避免因考虑不周全而新增风偏故障的缺陷点。

2有效防范风偏故障的有效路径

2.1风偏故障易发线路排查

通常情况下,对于正处于运行状态下的输电线路而言,相关运行监测部门可将以往线路运行过程中所积累的丰富经验相结合,通过近期所监测到的风区整体布置图,对输电线路整体运行参数以及输电线路设计参数等进行有效的收集与整理,运行参数的收集主要包括:杆塔运行条件、平断面图、气象条件以及导地线型号等等;而对于设计参数的收集主要包括:风速不均匀系数、最大设计风速以及风速高度换算系数等等,通过相关数据支持,进而对容易产生风偏故障的线路、风险区段进行全面排查,对风偏故障隐患杆塔进行精确的定位分析,从而全面实现对高风险风偏故障输电线路的准确识别和掌握。

2.2导线对杆塔构件放电治理

在众多输电线路风偏故障治理过程中,其中重锤法、支撑法、包裹法、改串法、牵制法、阻挡法以及改造法等等,是开展风偏故障专项治理过程中最为常见的治理方式。在这些治理方法中,便于施工,且能够有效降低运行成本的是重锤法以及改串法,在输电线路风偏故障治理中的实际应用频率较高。但是近些年极端灾害天气的发生,严重超出实际运行标准,导致传统重锤法以及改串法,无法应对风偏故障等问题,逐渐演变成一种现代治理方式的辅助性措施。此外,在实际治理和改造过程中,单一的治理方法往往不能十分有效地解决潜在的风偏故障,通常要将基础方法进行组合和拓展,以取得更好的治理效果。

2.3导线对周围物体放电治理方法

对于输电线路导线对周围物体放电的治理,应校核导线或跳线的风偏角及其对周围物体的间隙距离,对于不满足校验条件的杆塔,应对其周围物体(树木)进行清理,保证导线与周围物体的安全距离,减少风偏故障发生的可能性。

2.4导地线线间放电治理方法

输电线路导地线线间放电治理措施主要有减小档距、加装相间间隔棒、调整线路弧垂、改造塔头间隙等。对于同塔架设双回线路大档距惰形,需实测弧垂并校核风偏相间安全距离。若导线型号规格不统一,应更换为同一规格导线。

3结束语

现如今,超高压输电线路风偏跳闸事故频繁发生,对整个电网安全造成严重的威胁,通过对风偏故障产生特点及原因进行深入分析研究,并制定出一系列有效应对输电线路风偏故障的有效途径,降低电网内在及外在影响因素的产生几率,为输电线路抵御风害能力的提高,电网安全运行能力的提升,提供了重要的基础保障。

参考文献:

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