风偏跳闸是输电线路风害的最常见类型,主要是指导线在风的作用下发生偏摆后由于电气间隙距离不足导致放电跳闸。
风偏跳闸是在工作电压下发生的,重合成功率较低,严重影响供电可靠性。若同一输电通道内多条线路同时发生风偏跳闸,则会破坏系统稳定性,严重时造成电网大面积停电事故。除跳闸和停运外,导线风偏还会对金具和导线产生损伤,影响线路的安全运行。
从放电路径来看,风偏跳闸的主要类型有:导线对杆塔构件放电、导地线线间放电和导线对周围物体放电等三种类型。其共同特点是导线或导线金具烧伤痕迹明显,绝缘子不被烧伤或仅导线侧1-2片绝缘子轻微烧伤;杆塔放电点多有明显电弧烧痕,放电路径清晰。
1.1 直线塔导线对杆塔构件放电
早期线路设计标准低,如:220-500kV线路风压系数按一般0.61设计(目前按0.75设计),存在直线塔在大风条件下摇摆角不足情况,造成导线对塔身或拉线放电。
当直线塔导线对杆塔构件放电时,导线上放电点分布相对比较集中。导线附近塔材上一般可见明显放电点,且多在脚钉、角钢端等突出位置。
a. 导线对拉线放电
如,某500kV线路拉线塔在飑线风作用下,中相绝缘子风偏后对拉线放电。中相(B相)导线悬垂线夹大号侧1.5m处2号子导线上布满明显的放电痕迹,与导线平行位置双拉线上有明显放电痕迹,拉线与铁塔挂点U型挂环上有明显放电痕迹,如下图。
图 拉线塔全貌
图 拉线塔导线放电痕迹
图 拉线塔拉线放电痕迹
图 拉线塔和金具放电痕迹
b. 导线对塔身放电
如,某500kV线路风偏后造成导线与塔身主材之间的空气间隙距离不够放电跳闸,重合不成功。故障塔型为ZB5型。故障相位B相(边相),B相子导线和对应的塔身主材放电点明显,见下图。
图 导线放电痕迹
图 塔身放电痕迹
1.2 耐张塔跳引线对杆塔构件放电
耐张塔跳引线在大风情况下可能对塔身发电或线间放电。例如:220kV“干”字塔中相跳线采用单绝缘子串,存在结构性缺陷,在较大风速下,单绝缘子串易大幅摆动,跳线(导线)摆向塔身放电;大转角跳线仅用单绝缘子串固定,施工中一些跳引线过于松驰未能收紧,大风情况下风摆较大,对塔身放电;部分110kV线路跳引线存在空气间隙小的现象,易风偏放电。公众号:输配电线路(ID:shudianxianlu)
当耐张塔跳线对杆塔构件放电时,跳线上放电点分布较分散,可在0.5-1m长度范围内找到明显放电痕迹,跳线附近塔材上一般可见明显放电点,见下图。
图 跳引线松弛引起风偏放电
图 母线中相跳线上麻点
2、 导地线线间放电导地线线间放电多发生在档距较大的微地形、微气象区,导线和地线上一般可见多个放电点分散分布且主放电点位置相对应。
2.1 大档距同杆双回线间放电
同杆架设双回线的大档距因弧垂较大、或两回线路导线型号规格不一,在强风下产生风偏及不同步风摆引起线间导线安全距离不足放电,见下图。
图 同塔大档距离不同规格导线相间风偏放电
2.2 地线或耦合地线对导线放电
导线跨越下方地线和耦合地线风吹上扬放电,主要发生在大档距塔段中,见下图。
图 220kV线路耦合地线风吹上扬放电
2.3 导线的排列
线路终端塔导线由垂直排列转水平排列引到变电站门型构架上,由于门型构架线路相间空气距离较小,在个别终端塔距离门型构架档距较大、相导线弧垂较松情况下,极易发生风偏引起相间净空距离不足放电,见下图。
图 500kV导线垂直转水平至变电站门型构架
3 、导线对周围物体放电早期线路杆塔较低,线路对地距离普遍比较小,线和树木、线和建筑物、线和边坡安全距离不足等矛盾难于解决,导致导线风偏对树、建筑物、边坡放电。见下图。
图 导线对树木放电
导线对周围物体放电时,导线上放电痕迹可超过1m长,对应的周边物体上也会有明显的放电痕迹。
以上各类风偏故障既有设计问题(如大档距不同导线不同步风摆、构架转水平空气距离偏小等问题,110kV线路跳、一般引线设计不加装绝缘子紧固),也有施工质量问题(跳引线过于松驰未能收紧),以及运行检修维护的疏忽和验收把关不严问题(未能发现跳引线过长、松驰,未及时加固或收紧)。