500 kV 耐张塔引流线风偏放电解决方案

蒲天贵

(云南电网公司曲靖供电局，云南 曲靖 655331)

0 前言

某500 kV 厂口曲靖II 回线，是我国西电东送大动脉之一，于2009 年5 月31 日建成投入运行，该段线路2012 年05 月12 日19 时24 分和2012年06 月10 日15 时34 分连续两次发生线路跳闸故障。根据故障录波和保护测距情况分析，故障点可能在N211－N227 杆塔区段;查询雷电定位系统，发现故障发生时线路附近有雷电，因此判断故障查询范围为N195－N230。现场踏勘发现N212塔杆塔构架及导线均有明显电弧烧伤痕迹，暴雨、强风结束后重合闸成功。可以确定跳闸的原因是外角侧引流线对铁塔放电所致，而且都发生在Ⅱ回线A 相。当时的风向是由A 相吹向B 相。故障发生后，立即对现场进行了全面、细致的检测、分析，开展改造方案的制定和施工作业。

1 故障现场检测及原因分析

1.1 人为因素分析

N212 塔地处马龙县旧县镇四旗田村诸葛山顶上，周围山坡陡峭，人迹罕至，现场没有人留下的痕迹。也没有野生动物留下的痕迹。可以排除人和野生动物的因素。

对塔体各部进行检测未发现异常。暴雨、强风结束后重合闸成功，说明已无接地点。可以排除塔体安装时的人为因素。

1.2 设备构件因素分析

分别2 次对该塔的基础、杆塔、金具、架空地线等进行全面检测，从制造质量到安装质量均符合相关国家和行业标准要求，而且暴雨、强风结束后重合闸成功，排除设备构件因素。

1.3 JG341－27 型耐张塔技术因素

JG341－27 型耐张塔在本班所管范围内共有四基，其它各基一直运行正常，仅N212 塔连续出现故障。说明该型塔的技术设计是成熟可靠的，发生故障另有原因。

1.4 地理环境、气候因素分析

1)地理环境:N212 塔海拔2 250 米左右。两侧山体稍高呈丫口状。是典型的大风垭口，强风对引流线的作用会让引流线靠近塔身，引流线与塔身的空气间隙变小，容易引起引流线对塔身放电。该塔四周地形地貌都是石头山，周围附近较开阔无树木。较为突出，最容易引起外部过电压雷过电压放电。

2)气候因素:故障发生时风向接近水平方向与输电线路方向垂直，是由A 相吹向B 相，在强风作用下A 相引流线向塔身靠近，引流线与塔身的空气间隙变小;B 相引流线远离塔身，引流线与塔身的空气间隙变大，这是A 相引流线对塔身放电引发线路跳闸故障，B 相没有发生故障的原因。

从烧伤的痕迹上看，引流线烧伤点到塔身烧伤点的距离是引流线到塔身的最近距离。

由此可以断定狂风、雷电和暴雨现象同时叠加出现在N212 塔是线路跳闸故障的原因。

1.5 故障分析结论

依据杆塔构架及导线均有明显电弧烧伤痕迹，故障发生在狂风、雷电和暴雨的气候条件下，且强风结束后重合闸成功。分析认为故障发生主要原因是:

1)暴雨降低空气间隙;

2)强风导致风偏角过大降低空气间隙;

3)雷电出现降低空气间隙.三个降低空气间隙因素同时发生，超出原设计所设定的环境气候条件。即三个降低空气间隙因素同时发生的情况下，起到绝缘作用的原设计4.30 米空气间隙实际上已变得低于3.30 米的最小安全间隙，进而发生A 相引流线对塔身放电引发线路跳闸故障。

2 技术改造方案确定

针对N212 塔所处地理和气候条件已经超出500 kV 线路JG341－27 型耐张塔原设计所设定的环境和气候条件，引流线与塔身之间的安全距离已不能满足现实需要。故障的隐患已经存在，改造必须实行。相关技术改造方案选择如下:

2.1 技术改造方案的选择

1)避开危险点:把N212 塔移动到可以避开强风、雷电的地方。该办法投资额高，而且总有一基要建在山梁上，还是避不开强风和雷电。该办法不可行。

2)更换塔型:对N212 塔从新选型，选择能够在狂风、雷电和暴雨同时出现的极端气候条件下都能安全、稳定运行的新塔型。此办法投资较大，施工期长，难免会影响线路输电。可作备选方案。

3)在原塔基础上进行改造:在A 相出现跳闸故障时，处在同一种极端天气的条件下的B 相却没有发生故障，其原因是风向由A 相吹向B 相，在强风作用下A 相引流线向塔身靠近，引流线与塔身的空气间隙变小;B 相引流线远离塔身，引流线与塔身的空气间隙变大。因此、在极端天气的条件下让引流线与塔身之间的距离之间的距离大于B 相引流线与塔身之间的距离，就可以保障引流线不向塔身放电来消除事故隐患。实地检测到从悬臂梁的引流线绝缘子固定点到远端有1.2米，设想在悬臂梁的远端部加装引流跳线绝缘子的办法来加大引流线与塔身之间的距离，可使引流跳线到塔身的静态距离从4.30 米增加到5.40米。该办法如果可行不但投资额很小，施工期也只需停电8 小时就可以完成。

2.2 原塔基础上进行改造的可行性分析

由于N212 塔处在偏远多山地区，小气候现象突出，采取把处于同一种极端天气的条件下却没有发生故障的B 相作为参照条件来进行推算。由于A 相和B 相在同一座塔上，所承受的气候条件一致，唯一不同的是在风力的作用下A 相引流线向塔身靠近，引流线与塔身的空气间隙变小;B 相引流线远离塔身，引流线与塔身的空气间隙变大，因此在下面的论证中只需讨论引流线与塔身的距离。

1)无风状态下A 相和B 相引流线与塔身之间的距离，在无风状态下A 相和B 相引流线与塔身之间的距离均L=4.30 米。

2)把A 相引流线放电点拉到与塔身烧伤点同一个水平高度时两点的距离最近，测量到引流线在水平方向上已经向塔身靠近了0.47 米、可以认为在风力的作用下引流线水平向塔身靠近了M=0.47 米。此时引流线与塔身的动态距离N=LM=3.83 米。

3)极端天气的条件下B 相引流线与塔身之间的距离，依据上面推论，B 相在风力的作用下引流线将水平远离塔身M=0.47 米。此时引流线与塔身的动态距离P=L+M=4.77 米。

4)在悬臂梁外端部加装引流跳线绝缘子后A相引流线与塔身之间的距离，悬臂梁外端部加装引流跳线绝缘子后，引流线将水平外移Q=1.1米，此时、引流线与塔身之间的静态距离为X=L+Q=5.40 米。在极端天气的条件下，受绝缘子重力作用的影响，引流线在水平方向上向塔身靠近不会超过Y=0.15 米，此时A 相引流线与塔身之间的动态距离最小为Z=X－Y=5.25 米。

5)综合分析:由于在极端天气的条件下A相引流线对塔身放电引发线路跳闸故障，而B 相却能安全运行，说明了B 相引流线与塔身之间的距离N=4.77 米，为极端天气的条件下已知安全距离。在A 相悬臂梁外端部加装引流跳线绝缘子后，引流线与塔身之间的动态距离最小为Z=LY=5.25 米。Z=5.25 米大于极端天气的条件下已知安全距离P=4.77 米。充分证明A 相悬臂梁外端部加装引流跳线绝缘子是可行的，实施该改造方案可以消除A 相引流线对塔身放电引发线路跳闸的故障隐患。

3 结束语

经过充分准备，N212 塔在2013 年06 月05日改造从新投入运行。经历了3 次极端天气运行安全、稳定，再没有发生过跳闸故障。证明故障的原因分析正确，采取的改造方法得当。