750 kV线路六分裂导线翻转扭绞技术分析及防范治理措施

史磊，李永贤，曹志全

（宁夏电力公司超高压分公司，宁夏 银川 750001）

1 运行工况及背景介绍

表1 缺陷段线路设计参数表

750 kV白银—黄河Ⅰ回输电线路，起自甘肃的白银变电站，止于宁夏中宁的黄河变电站。线路的导线呈三相水平排列，每相导线为六分裂，分裂间隔为400mm，导线型号为LGJ-400/50钢芯铝绞线。导线翻转扭绞发生在白黄Ⅰ回线路某耐张段的42~43号档左边相，缺陷段的线路设计参数如表1所示。

该缺陷档共安装9个间隔棒，导线在42号侧第1、2间隔棒中间至第5、6间隔棒中间发生180°整体翻转（面向大号侧，导线绕线束轴线逆时针旋转），扭绞处线路下方电晕放电声比较大，翻转区间上下对称子导线位置互换，于是导线翻转与未翻转交界处的6条子导线出现扭绞。42~43号档断面图如图1所示，翻转扭绞示意图如图2所示，现场发生图如图3。

导线翻转扭绞随时可能导致金具损伤、导线断股甚至断线，从而引发停电事故，研究导线翻转扭绞问题，分析原因、采取相应修复措施、提出预防措施及建议，对750 kV线路乃至电网的安全稳定运行都有着重要意义。

图1 42～43号挡断面图

图2 导线整体翻转扭绞示意图

图3 现场发生图

2 修复措施

发现该危急缺陷后，迅速组织进行了现场勘查，采取了带电处理该危急缺陷的方案，办理了相关带电作业手续，两名作业人员着全套合格屏蔽服登塔至相应位置处，始终与带电导线保持足够的安全距离，两名高空作业人员配合将携带的绝缘绳两端分匀，抛在导线上套住线束，地面电工将绳套溜至靠近导线扭绞的间隔棒处，在工作负责人统一号令下拉紧绝缘绳，使线束向翻转的反向转动，直至导线复位后，经现场检查导线及间隔棒未见异常[1-3]。

如若在实际带电修复工作中未能顺利完成，可考虑采取如下停电处理方案:

1）停电。将缺陷档1档导线降至一定高度，用棕绳转动线束。分别在缺陷档两端用绞磨将导线六线联板与绝缘子串摘开，将六线联板与导线一起下放，待放下高度能到人从地面将棕绳抛到导线上时停住，将棕绳抛到导线上套住线束，再将绳套溜至靠近导线扭绞的间隔棒附近，人在地面拉住绳索转动线束[4]。

2）将导线落地，拆除导线上翻转范围内的所有间隔棒。如果步骤1）所述方法无法奏效时，就用绞磨将导线落地。然后拆除导线上翻转范围内所有间隔棒，再提起导线恢复悬垂串的安装。并且，在操作中，要特别注意保护导线及绝缘子串，事先还要对导线应力的变化和操作塔相邻塔的负荷进行校核[5]。

3 导线发生翻转扭绞的原因

3.1 力学分析

图4中实线所示A、B、C、D、E、F为导线某一间隔棒处在正常位置的横断面，虚线所示A1、B1、C1、D1、E1、F1为导线在其相邻间隔棒位置的横断面，间隔棒A1、B1、C1、D1、E1、F1在外力作用下向箭线E所示方向转动。箭线A1-A、B1-B、C1-C、D1-D、E1-E、F1-F所示为两间隔棒间的导线施加给间隔棒A1、B1、C1、D1、E1、F1的力在其所处平面内的分力。正常状态下，沿箭线E所示方向施加的外力矩不足以克服箭线A1-A、B1-B、C1-C、D1-D、E1-E、F1-F所示的阻力，导线不会发生翻转，处于力学的相对平衡状态。

通过现场调查，42~43号塔在地理上呈西南—东北走向，8~9级的西北风正好垂直于线路方向吹来，左相导线下方处于垭口、迎风坡的微地形，这种地形造成风速和水汽通量的增大，形成向上的回旋气流冲击导线及间隔棒（现场发生情况如图5所示）。在强风和垭口迎风坡上升气流的共同作用下，使得沿箭线E所示方向施加的外力矩能够克服箭线A1-A、B1-B、C1-C、D1-D、E1-E、F1-F所示的阻力，导线发生逆时针翻转扭绞，导线达到了新的平衡。在子导线的扭绞点，所有子导线均由导线线束中心通过，靠近扭绞点的间隔棒将不再有附加扭矩的作用，导线将处于平衡状态，如果想使其复位，则需施加足够的反向力矩。

图4 导线翻转断面示意图

图5 现场气流模拟发生图

未发生舞动而出现翻转扭绞现象，这在国内750 kV线路上尚属首次。在修复42～43号档左边相导线的翻转时,对该档弛度检查的结果，总体弛度数值满足运行要求且与设计值偏差极小，相间、子导线间弛度几乎没有偏差。说明即使在导线总体弛度差、相间弛度差、子导线弛度差调整较好的情况下，导线在足够大的外力矩的作用下也可发生翻转。同时，导线复位后经仔细检查，导线外观及间隔棒均未发现损伤，这一点说明导线没有发生舞动。

3.2 现场分析

1）导线翻转时的天气情况。2010年11月6日，白黄Ⅰ线发生导线翻转扭绞危急缺陷，天气阴沉，山上刮西北风，处理缺陷时、明显感觉风大寒冷。特别是2010年11月5日晚该地区有沙尘风暴天气，一般区风力5～6级，线路缺陷区段风力可达8～9级。

2）缺陷点导线振荡分析。文献[6-8]中对导线微风振动、次档距振荡、舞动3种振荡方式进行了描述，结合本次线路导线振荡现场调查处理照片及录像资料所反映的特征，做如下分析。

通过对42~43号缺陷档周边地形及发现缺陷前一段时间气象资料的分析知，该缺陷点地形属于线路翻越山区时，处于垭口、迎风坡的小盆地微地形，这种地形造成风速和水汽通量的增大，易于形成大风和电线结冰。经现场勘查，缺陷点跨越一条沟谷，由于“狭管加速效应”，该处风速明显大于临近地方；线路走向与西北风向基本呈垂直交叉，导线吸收风力能量大；该档处于垭口且左低右高，这种地形引起西北向来风顺山坡向上爬升，使线路左相导线受到向上吹动的风力，风力足够大时使导线发生翻转。综上所述，结合区段线路设计及建成后情况，判断为微地形、微气候强风引起的导线振荡翻转即局地上升气流引起的导线振荡翻转。

由于西北地形条件、气候特征等的特殊性，近来个别750 kV线路上出现导线次档距振荡，但出现导线翻转扭绞尚属首次，以往在一些330 kV线路、500 kV线路上曾多次出现子导线翻转，究其原因也基本为微气候、微地形引起，有的也与导线大量覆冰及表面的电场强度等因素有关（不同远近的子导线表面电场强度分布不均，覆冰不同所产生的扭力矩；子导线产生的不均匀覆冰或覆冰的不同期融冰，所产生的扭力矩）。

4 预防措施及建议

1）改装阻尼性能优良的六分裂防翻转（偏重心）间隔棒。在受到外加轴向扭矩时，偏重心间隔棒的自重将对其产生阻力矩。

2）杆塔布置尽量避免特大档距。

3）在该档前后一定区间37~50号塔范围内，对其他档内间隔棒原有次档距做缩减调整。通过图4可以看出，在翻转扭动角度相同时，次档距小的间隔棒受到的阻力矩较大，适当减小大档距线档间隔棒的次档距，对于防止导线翻转扭绞是有利的。

4）施工安装间隔棒时，进一步检查发生振荡的档距各相子导线弧垂误差是否符合施工验收规范的要求，尽量减少子导线弧垂误差，合理控制驰度。

5）考虑在缺陷点加装导线振荡在线监测装置，收集可靠数据，为后续工程建设积累经验，并在今后线路运行中加强该段观察巡视。

[1] 张殿生.电力工程高压送电线路设计手册[M].北京：中国电力出版社，1999.

[2] 陶凯,卢艺.实际环境下的架空导线弧垂及跨越限距工程计算[J].南方电网技术,2010,4(5):106-109.

[3] 席晓丽,高振,谭海龙,等.交流750 kV紧凑型输电线路导线选型及分裂方式研究[J].电网与清洁能源,2010,26(6):14-19.

[4] 黄官宝.输电线路导线舞动在线监测系统设计[J].南方电网技术,2009,3(4):85-89.

[5] 陈海波.输电线路[M].北京：中国电力出版社，2006.

[6] 甘运良,卢铁兵.±800 kV直流输电线路分裂导线表面电场强度计算[J].南方电网技术,2009,3(6):44-46.

[7] 马军,张发刚.750 kV官东Ⅰ线140号导线防风措施改进[J].电网与清洁能源,2009,25(3):16~20

[8] 王清葵.送电线路运行与检修[M].北京：中国电力出版社，2007.