因风偏引起线路跳闸的事故

王超

摘 要：导线的风偏对产生输电线路安全和稳定运行的一个比较关键的因素，因为导线风偏问题的产生，经常会出现线路跳闸、导线电弧出现问题。风偏是一般发生在大风的天气中，而且一般会出现在山地地区。在对输电线路进行设计的环节中，由于对一个区域的环境不是特别了解，在设计杆塔头时不能按照输电线路的型号来设计，杆塔头的设计是不满足规格的。该文通过对实际的例子分析，探讨输电线路因为风偏产生的跳闸问题，分析输电线路设计软件的设计，在对架空输电线路的设计和使用的过程中，分析复合绝缘子的功能，对风偏的角度进行分析的基础上，从而提高架空输电线路防风偏的有效方法，提高输电线路运行的安全性和可靠性。

关键词：风偏 跳闸事故 分析

中图分类号：TM726 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2015）09（c）-0065-02

为了能够在输电线路运行的过程中避免风偏现象引起的跳闸事故，文章通过分析一个由于风偏问题产生跳闸事故的案例，发现在跳闸事故发生的现场都是多风和多暴雨的地区，在杆塔上出现了电弧烧坏的问题，而且导线也被破坏，在对重合闸进行分析时，发现有近80%的概率是失败的，在大风过后再进行实验，重合闸的概率比较高。所以，本文认为风偏放电产生的原因主要有强风使导线的风偏角增大，暴雨天气会降低空气中的放电电压，在对输电线路设计的时候不能够正确的分析当地的天气情况，不能合理的处理当地的微气候。所以，当输电线路发生故障的时候，耐张塔跳线的绝缘子串和重锤，而且要使出现问题的杆塔及时抢修和更换，或者将杆塔架设的更高。根据当地的气候条件，充分地分析风偏的间隙，在档距中，应该对当地的植被和边坡等风偏进行检验。

1 问题的分析

1.1 跳闸情况

某线路为220 kV，其光纤纵联保护动作出现跳闸的问题，重合闸的动作出现失败的问题，而且与其并列的线路受到了双高频保护动作，重合闸的动作失败。其光纤和高频零序保护动作先后出现了三相跳闸的问题，而且重合闸没有任何的反应。

1.2 故障的检查情况

输电线路的运行人员对两条线路进行了检查，在输电线路的通道中没有发现树木倾倒的问题，然后检查人员有根据估算的事故位置，攀登到塔上检查，发现塔身出现了放电的问题，引起跳闸的原因在于杆塔的导线受到了强风的破坏，导致了塔身的拉线出现放电的问题。

1.3 当地的气候条件

按照当地的气象局的资料分析，当地在出现输电线路故障的时候，其出现了大风天气，而且还伴有暴雨，其风速能够达到19 m/s，针对邻近地区的气象条件，当时的风速的最大值能够达到30 m/s，该地在强风中伴有暴雨和冰雹。

1.4 事故分析

架空线路在运行的过程中受到了风的作用，在水平力的影响下，其产生了水平方向的移动。为了能够确保输电线路事故现场的安全，针对《架空线路运行方案》进行分析，架空线路在产生较大的风偏问题之后要与周围的物体保持距离，确保周围物体的安全。对上述输电线路事故发生的原因进行分析，其主要原因在于导线与杆塔的距离过劲，所以，一旦出现了风偏问题时就会使导线和杆塔接触，但是，线路在出现风偏问题的时候，其不一定是发生在档距的中心位置的，在对导线的风偏角度进行计算的时候，应该分析档距中最大风偏的距离，才能够确定架空线路运行中出现故障的位置。

在架空线路运行中，其要受到自身重力的影响，会出现垂直的力。而且，由于风速的不稳定，其还会受到水平方向力的冲击。在对架空线路计算时，一般都将其视为柔性的架空线，大风产生的压力和自身的重力产生的力都沿着自身的方向平均的分布。所以，导线会受到水平的力和垂直的力同时的作用，可以运用综合比载的方法，对大风对线路运行的影响进行模拟。在对垂直方向和水平方向的比载共同影响下架空线路进行计算，就能够分析水平方向和垂直方向的力对架空线路的影响。对水平方向内任意一点的档距的弧垂进行计算，然后分析垂直方向内任意一点的档距的弧垂。分析架空线路的长度和质量，然后计算出架空线路的横截面积，在架空线路的重力加速度和风速不均匀系数是已知的情况下，分析风压以及风向与线路形成的角度。

在风偏问题发生后，要确保杆塔是在风偏出现位置的安全线以外，才能够确保输电线路不出现故障。

2 事故发生地点的数据分析和计算

通过对事故发生现场的分析，故障发生地点的档距为500 m，杆塔的导线的挂点高位50 m，对输电线路所在区域的气温、风速等问题进行了分析，结果如表1所示。

一般来说，最大风的天气和最高温的天气不可能同时出现，所以，在表中的第六种情况出现的可能性是比较小的。按照当地的气象数据分析，在分析表中的第四种情况时，大风是与导线垂直的，此时导线的位移是19.34 m，通过对《架空线路运行方案》的分析，在对风偏情况进行计算时，导线与周围物体的距离应该是在5 m以上的，但是，在对上述的案例分析的时候，其是达不到要求的。所以，在出现大风天气时，导线就直接与杆塔接触。在事故发生后，对事故进行了解，尽管设计人员也对导线的高度和水平距离进行计算，但是，在测量时也是存在着误差。

3 故障的特點

在风偏发生引起跳闸后，输电线路的电压等级为11级，耐张塔在跳闸时会对杆塔放电，直线他对导线和塔身的拉线放电。按照气象的相关资料分析，在故障发生的地点都伴有很强的风，而且导线上会呈现出很多的放电点，在故障发生时重合闸都是失效的，故障都为瞬间故障。

在风偏问题发生后，其放电的领域是比较广的，而且会多次放电，其影响的范围是很大的。在风偏发生后，会引起严重的闪络问题，在单回线和双回线中都会发生闪络问题。在耐张塔和直线塔中也会出现不同程度的闪络问题，在张塔中，会出现跳线对杆塔的结构放电。风偏引起的闪络问题时在大风和暴雨的天气产生的，跳闸现象比较明显，而且其放电的路径是比较清晰的，很多情况下，风偏闪络问题是在工作电压不稳定的情况下发生的，而且重合闸是失败的，导致线路不能正常的运行，导致供电部门不能及时地提供电量，使供电部门的经济受到很大的影响。

4 风偏引起线路跳闸的主要原因

4.1 强风是导致风偏放电的最主要的原因

按照当地的气象情况分析，在发生风偏问题的地区都具有强风天气，甚至有大树被吹倒的问题。这种气候很常见，空气对流会产生很大的力量，在地区内会呈现出明显的微氣候特征，而且大风现象发生的范围不是很大，一般都是在校区域内产生。其风力是非常强的，风速一般都在50 m/s以上，而且这类天气一般是发生在春季，还会产生沙尘暴天气。

在大风的影响下，导线受到大风的推动会发生偏移，导致导线与杆塔之间的距离减小，而且还会出现较大的空间场强，场强尤其是会集中在塔身合的尖端上，而且很容易发生放电问题。从故障现场放电的情况分析，放电还很容易出现在杆塔的边缘部位。大风天气导致绝缘子串与杆塔的距离偏近，引起绝缘子串倾斜的问题，而且会导致线路的电压降低，如果电压不能够满足基本的要求时就会发生闪络问题。在大风情况下，还会出现暴雨和冰雹天气，会导致放电的电压降低。通过相关的实验可以表明，暴雨天气会使电压降低10%。所以，应该强化对局部环境的分析，很多闪络现象时在风速过大的情况下发生，是因为在设计中，没有针对一个地区的最大风速设计。很多杆塔的绝缘子串的材料发生变化，导致了风偏放电。

4.2 沙尘暴使空气间隙的绝缘强度减弱

在风偏发生时，常常是在伴有沙尘暴的天气，通过相关的分析，可以看出沙尘暴会导致空气间的间隙击穿电压，在雷电的作用下，冲击电压会增强，使放电不能均匀的分散，而且对放电的伏秒特性产生不利的影响。放电特征发生很大的变化是由于阴极的表面各类沙尘的堆积引起的。沙尘的堆积会导致绝缘子发生闪络的问题，进一步引发电压降低的问题，而且闪络的部分会随着电量的增大而减小，风速也会越来越大。所以，当线路发生偏移时，其放电的过程中会产生很大的风偏角，如果风偏的角度比设计的角度要大，就会发生故障。沙尘会使放电间隙的放电电压减小。在对沙尘天气对输电线路风偏问题的影响分析时，可以通过建立风偏角模型的方法，这种方法是将绝缘子串和导线当作刚体，这时，在受到强烈的风吹时其是不会发生变形的，将大风产生的压力当作静态的受力，所以，其能够平衡的施加在导线和绝缘子串上。所以，导线和绝缘子的风偏角是在二者受力均匀的情况下最大。

如果力矩不会发生变化，那么，导线和绝缘子产生的最大的风偏角应该是在静力平衡的状态下产生的。分析垂直于导线方向的水平风的荷载，可以发现其绝缘子的重力也会对风偏产生影响。风速也会对风偏角产生影响，在计算控制中的间隙距离的时候，应该是在最大风速的前提下计算的。

4.3 设计上存在的问题

在产生风偏的跳闸输电线路中，在正常情况下，风速小于30 m/s是不会发生风偏的问题的，但是，由于地区的微气候比较明显，在微气候发生的地区，风速会非常得大，在对输电线路设计时，如果只是站在整体的角度对一个地区的气候状况进行分析，但是没有考虑到局部微气候对输电线路的影响，那么就会导致大风引起风偏的问题。而且，在对输电线路设计的过程中，如果对成本问题过分的额考虑，在设计杆塔的时候就会出现杆塔尺寸偏小的问题，导致杆塔的风偏裕度过小。而且输电线路在运行的过程中，绝缘子串会出现合成和更换的问题，杆塔的绝缘子的长度会发生变化，在原有的设计中，导致杆塔和输电线路的距离过小，在风偏现象发生时，就会产生线路的跳闸。在耐张塔的设计中，如果不能进行引流线的设计，那么，如果引流线的长度不够或者长度过长，就会导致绝缘子串不能够稳定的运行，造成风偏跳闸的问题。

5 防止因为风偏引起的线路跳闸的措施

5.1 采取的措施

5.1.1 完善输电线路防风偏设计

采用中相引流的方法不能够有效地防止风偏的问题，那么，就应该通过安装重锤的方式，在线路的建设中，应该采用的是符合型的防尘支柱绝缘子，配合防风拉线一同使用。如果线路在设计时是要经过强风区，那么应该使用双向的杆塔结构，如果不能使用双向的杆塔结构时，要分析出最大的风速，在最大风速条件下，计算中杆塔尖端与线路之间的距离，如果电压的空气间隙在正常运行的情况下不能够与线路保持距离，那么就要设计防风拉线。

5.1.2 仔细核对建设线路上的外绝缘的间隙

由于沙尘暴天气会导致空气间隙的减小，在电压不稳定的情况下，很容易产生闪络的问题，所以，在建立输电线路的时候，应该对强风去的线路进行进一步的审核，分析杆塔外绝缘之间的间隙。

5.1.3 强化完善运行线路防风的措施

在对输电线路进行分析的基础上，应该对不同类型的杆塔进行分析，然后设计防风拉线装置。

5.1.4 完善输电线路防风偏运行的监测工作

当一个地区出现了大风天气时，工作人员应该定期的检查，如果发现输电线路出现了问题，应该及时地汇报，使输电线路的问题能够及时得到解决。可以借助自动化的气象观测系统，计算出风偏的角度，分析绝缘子串的运行情况，在对电气的间隙设计时应该分析微环境下的风速，在风速不均匀的情况下，应该分析最大风速和最小风速。

5.2 重点工作分析

近年来，因为大风天气引起的风偏线路跳闸的问题越来越普遍，导致了系统不能够安全的运行。因为天气状况具有突发性特点，我们在平时的预防工作中是很难把握的，由于恶劣的天气会导致一些自然的灾害，所以，这种自然天气对输电线路造成的影响是不能完全克服的。而且，输电线路自身的防御能力有待提高，其对强风的抵抗能力不足，所以，在今后建设输电线路中，应该对杆塔的风偏角度进行分析，如果杆塔存在的风偏问题的隐患，应该运用重锤的方法，调整杆塔的角度，确保输电线路不与杆塔接触，确保杆塔的稳定运行。对某个地区的气候进行观察时，不仅仅要分析其整体的气候特征，而且要观察局部的微气候，建立相关的记录，在设计输电线路的时候就能够充分运用这些资料，要对一个地区的强风和冰雹的现象进行重点记录，在恶劣天气下对导线的风偏现象进行分析。在对杆塔设计时，一定要提高塔头的尺寸，确保其具有较高的风偏裕度，在线路投入使用后，应该及时对绝缘子进行更换，确保绝缘子在改造的过程中具有较大的裕度。

6 结语

要有效地避免输电线路因为风偏问题产生故障，就要在线路建设的时候对风偏的距离进行计算，在对线路选择的过程中，应该确保线路不要受到其他障碍物的干扰。在一个区域内，天气情况是很大预测的，而且大风天气的选择性是比较强的，在进行线路设计时，应该分析天气情况，将各类因素整合在一起，使空气的间隙提高。在施工中，如果定位的点发生的变化，应该确保施工单位和监理单位充分地协商。由于地区的微气候比较明显，在微气候发生的地区，风速会非常得大，在对输电线路设计时，如果只是站在整体的角度对一个地区的气候状况进行分析，但是没有考虑到局部微气候对输电线路的影响，所以，要充分分析一个区域的微环境，分析当地的最大风速。

参考文献

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