1 000 kV特高压输电线路笼式硬跳线电晕放电分析与处理

李博亚，宋金根，吴坤祥，刘红鑫

（国网浙江省电力公司检修分公司，杭州311232）

1 000 kV特高压输电线路笼式硬跳线电晕放电分析与处理

李博亚，宋金根，吴坤祥，刘红鑫

（国网浙江省电力公司检修分公司，杭州311232）

1 000 kV特高压交流输电线路具有输电能力强、覆盖范围广、网损小的优势，但同时也存在电场环境复杂、运行风险高等特点。笼式硬跳线是特高压线路建设中常用的连接方式，其所处电场环境较为复杂，电晕比普通线路更为严重，甚至会产生明显异响，严重影响线路安全运行。通过对特高压线路笼式硬跳线电晕放电的电气特性和结构特性进行分析，给出了调整转接点结构、增大导线截面2种处理措施，并结合现场监测数据评估了改善效果，为今后处理类似缺陷提供了参考。

特高压；输电线路；笼式硬跳线；电晕放电；分析处理

0 引言

1 000 kV浙福线起于1 000 kV安吉站，止于1 000 kV榕城站，作为浙江省内最重要的特高压线路之一，投运首年便累计为浙江供电63亿kWh，在提高“浙江-福建”联网输电能力的同时，还增强了华东电网安全稳定水平和抵御严重故障的能力，对华东电网特高压交直流混联电网、跨流域补偿和余缺调节效益均发挥了重要作用，该线路安全运行直接关系浙江省乃至整个华东地区电网的安全性、可靠性。

特高压输电线路耐张塔跳线作为连接输电线路通道的关键节点，对线路安全运行起着重要作用。笼式硬跳线用在特高压架空输电线路的耐张塔上，其安装型式关系到架空输电线路导线绝缘悬挂体系的可靠运行，其组成结构是线路中最复杂的部分，电晕比线路其他部位更加严重，甚至发生异响并影响线路安全运行，通过对存在异响的跳线进行多种形式的合理化改造，可有效减弱电晕放电现象。

1 跳线放电概况

在1 000 kV浙福线巡视中发现有3基耐张塔中相存在异常声响，利用紫外成像仪对其中2基塔进行检测，均发现跳线鼠笼拐角点有明显放电现象（见图1），光点数量统计显示数值达2 300。

图1 基塔跳线放电紫外成像情况

通过登塔近点观察，发现跳线转接点放电处导线及金具普遍乌黑，但未发现导线有明显损伤（见图2）。

图2 跳线子导线放电变黑情况

发生电晕放电的跳线采用的是JL/G1A-500/ 45导线，其主要参数见表1。该类型导线适用于海拔1 500 m以下地区，安装方式为八分裂笼式硬跳线，分裂导线外接圆直径为1 045 mm。

表1 JL/G1A-500/45导线主要参数

2 电晕放电分析

2.1 电气特性分析

特高压输电线路跳线发生电晕放电原因比较复杂，其与杆塔结构、导线表面状况、安装工艺、负荷大小、空气密度、空气湿度、风速等均有较大关系。电晕放电基本原理为：当导线表面电场强度足够大，致使导线附近气体加速电离，形成大量的离子崩，产生大量的正负离子和电子，电子与原子互相碰撞，在不断地电离和复合过程中释放出大量的能量并产生晕光和响声。美国工程师皮克（F.W.peek）针对架空输电线路电晕放电给出了一系列经验公式[1]，其中起晕临界场强E0按公式（1）计算：

式中：r0为导线半径；δ为空气相对密度；m1为导线表面粗糙系数，对于表面平滑的非交合导线m1为1，否则m1＜1；m2为气象系数，对于不同气象情况，m2范围在0.8～1。

由公式（1）可知：导线半径越大，起晕场强越大；导线表面越粗糙，起晕场强越小。

笼式硬跳线在结构及所处电场环境上比导线更为复杂，根据计算结果，中相跳线的电晕场强较其他两相略高，中相跳线表面场强受相间的影响较大。外、内角侧中相受相间影响百分占比分别为16.57%和22.78%，尤其在跳线转接点处随着跳线曲率的变化，在其表面形成电场叠加，转接点曲率较大时，分裂导线间距相对减小，跳线等值半径缩小，导致电场强度进一步增大，极易突破起晕场强临界值，进而发生明显电晕放电，通过仪器观测甚至可见明显火花。

2.2 结构特性分析

单回路特高压交流输电线路耐张塔通常采用“干”字型铁塔，中相跳线通常采用绕引跳线的型式，跳线串挂点位于地线支架上，整副跳线位于中相导线上方，跳线水平部分是以钢制箍管为支撑的笼式硬跳线，两端采用普通软跳线，软跳线呈近似悬链线状自然下垂，与导线通过耐张压接管连接，其联接整体效果如图3所示。

笼式硬跳线转为软跳的转接点通常采用一种过渡连接装置，其安装要求根据跳线布置实际情况通过对转动调节装置进行适当的角度调整，使跳线转接点平滑过渡，局部结构如图4所示。

由于该塔大号侧处于下坡方向，大号侧耐张串整体下倾，导致大号侧跳线高差增大，跳线转接点曲率变小，根据钢芯铝绞线第n层绞线结构（见图5），可得跳线受轴向弯矩计算公式如下[2]：

式中：M为第n层股线的轴向力对中性轴的弯矩；Fn为第n层股线的轴向力，高差较大时，软跳线部分跳线重力对Fn起决定作用；Rn为第n层股线的中心半径；Kn为第n层股线数；an为第n层股线的捻角；θi为第n层第i股圆心与导线中心连线和中性轴夹角；x为股线绕圆柱上升距离；E0I0为导线刚度系数。

图3 中相绕引跳线结构示意

图4 笼式硬跳线转接点结构示意

图5 第n层绞线结构示意

根据挠曲线近似微分方程及其积分得到弯矩与曲率的关系：

式中：ρ为导线曲率。

由公式（2）和（3）易得：当跳线大号侧处于下坡方向，由于软跳线增长，高差增大，使跳线转接点受力增加，致使过渡联接部分曲率变小，增加了电晕放电可能性。

3 处理措施

通过对电晕放电跳线实际情况进行分析，对其中2基情况较好的跳线采取相应调整措施，进而为较严重的跳线处理提供参考。

3.1 调整转接点结构

对其中一基塔跳线硬跳与软跳联接装置进行角度调整，转接点的曲率应根据现场情况调整为所能达到的最大值，保证转接点处的软跳线平顺；同时连接装置转接头应朝向耐张串引流压接管方向，并且与硬跳的角度调整到30～40°。与此同时，在软跳线靠近转接点处加装一个跳线间隔棒，对软跳起到支撑和平滑过渡作用。通过对处理前后放电现象及紫外成像监测对比，发现光点数由原来2 300降至1 830（未考虑天气及湿度影响），对抑制跳线电晕放电起到一定作用，但效果一般。

3.2 增大导线截面

根据公式（3），通过增加导线截面积可有效提高导线刚度系数，减小导线在弯矩作用下产生的形变，故考虑将原跳线导线规格由JL/G1A-500/ 45更换为JL/G1A-630/45，其导线参数见表2。

表2 JL/G1A-630/45导线主要参数

在更换跳线导线规格的同时，调整转接点结构。现场监测发现光点数由2 050降至230，效果显著（如图6所示）。

图6 跳线电晕放电处理前后紫外成像对比

4 结语

特高压输电线路耐张塔跳线作为连接输电线路通道的关键节点，对线路安全运行起至关重要作用，但因其所处电场的复杂性和特殊性，更易产生电晕放电。通过对电晕放电的电气特性和结构特性进行分析，找到解决整体思路，并结合实际运行中的监测数据，给出多种有效处理方法，从而解决硬、软跳线转接点由于高差过大或其他原因导致的电晕放电问题。上述方法可为今后处理同类问题提供解决思路。

[1]严璋，朱德恒.高电压绝缘技术[M].北京：中国电力出版社，2002.

[2]施亮，王童威，郑永平．特高压线路端部转向笼式硬跳线应用[J].科技传播，2013，5（9）∶204-205.

[3]梁曦东．高电压工程[M]．北京：清华大学出版社，2003．

[4]曾庆禹．特高压输电线路电气和电晕特性研究[J]．电网技术，2007，31（19）∶1-8.

[5]谢梁，谷莉莉，谢雄杰，等.特高压刚性跳线电晕对比试验研究[J].高压电器，2011，47（1）∶18-21.

[6]赵国臣，马龙海．耐张塔上跳线的抗弯刚度研究[J].山西建筑，2012,38（15）∶41-42.

[7]王凯奇，张华，沈立群，等.复杂环境下超高压输电线路的工频磁场特性[J].浙江电力，2016，35（12）∶50-55.

[8]毛文利，杨新村，李海平.工频电场、磁场及高压输电线路的电场效应[J].浙江电力，2016，35（6）∶26-29.

（本文编辑：方明霞）

Corona Discharge Analysis and Treatment of Cage-type Rigid Jumper on 1 000 kV UHV Transmission Lines

LI Boya，SONG Jingen，WU Kunxiang，LIU Hongxin
（State Grid Zhejiang Maintenance Branch Company，Hangzhou 311232，China）

1 000 kV UHV AC transmission lines have advantages of large transmission capability，wide coverage and small transmission loss，but it also has the characteristics of complicated electric field and high operational risk.Cage-type rigid jumper is the most commonly used connection in the construction of UHV lines. The electric field environment is complicated，the corona is more serious than that of ordinary lines and there is even abnormal sound，affecting line operation safety seriously.Through electrical characteristics and structural characteristic analysis on corona discharge of the cage-type rigid jumper on 1 000 kV UHV transmission lines，the paper brings forward countermeasures such as transfer point structure adjustment，line section increase；moreover，it evaluates the transformation effect in accordance to field monitoring data，providing reference to treatment of similar defects in the future.

UHV；transmission line；cage-type rigid jumper；corona discharge；analysis and treatment

10.19585/j.zjdl.201706003

1007-1881（2017）06-0012-04

TM851

B

2017-03-08

李博亚（1989），男，助理工程师，主要从事超/特高压输电线路运检及管理工作。