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故障基本情况 2016年7月15日19时48分220kV****线**电厂212开关双套主保护掉，重合复掉，中元华电显示B相故障，测距为2.6KM（10#-11#）。****站255开关双套主保护动作，测距23.4KM（9#-10#）B相故障。经巡视发现220kV****线15#塔因强降雨和强风天气条件下导致导线对塔身安全距离不满足，造成线路故障。 2016年7月15日20时34分线路试送成功。 表1 故障基本情况 220kV**Ⅱ线1997年7月25日投运，原名**I线；2008年10月12日由原河临II线72#断开，新建双回路5基接入万荣飞云站后改名为220kV****线。 220kV****线起始河津电厂212开关终至万荣变电站255开关，全长 26.1公里，穿越**河津市、运河高速公路、河津环城公路、汾河、侯西铁路、蒙华铁路等，线路全线地处平原，78基杆塔，导线为2×LGJ-240/30，地线左侧为GJ-50，全线18基耐张塔和39基直线塔21基砼杆，主绝缘配置直线为淄博产复合绝缘子，耐张双串18片四川产FC10P和15*XWP5-100+1*XP-10绝缘子，2009年9月全线耐张绝缘子喷刷RTV涂料，2012-2013年对全线直线杆塔线夹及防震锤附近导线加装了绝缘护套。 表2 故障区段基本情况 表3故障段参数表 从资料可以看出，该耐张段的高程普遍大多为385米左右，而直线只有15#为384米；14#为386.8米，从以上数据可以看出线路自小号向大号逐渐降低，成下山状态。15#塔处于次高处；综合塔型高差为-15.398米。 2016年7月15日，**市发布大风、暴雨、雷电黄色预警，**市大部分地区为大到暴雨，平均风力6-8级，阵风8-10级伴随局部强降雨，可能引发泥石流灾害。 15日21时15分故障巡视人员到达**市西辛丰村附近时，当地暴雨已经停止、有3-5级微风，天气稍有雾气，线路附近路边发现有多处树木折断，彩钢棚刮飞和通讯线、电力线挂断的现象，根据当地居民反应的情况得知此处刚刚挂过龙卷风和下过大暴雨。田间雨水深度已经达到10公分以上高度。 表4 故障时段天气
故障巡视及处理 15日20时05分，运检室接到市调值班调度员的通知后，根据天气情况、测距信息和雷电定位信息安排巡视方案，共召集10人，分五组开展夜间线路故障巡视。 第一组、第二组4人巡视5#-10#（中间跨越铁路）重点跨越侯西铁路、通道内使用大型车辆堆煤、建筑施工、使用吊车**市环城路卸货、附近村庄塑料大棚的情况。 第三组、第四组4人巡10#-16#通道内建筑施工、使用吊车河津环城路卸货、附近村庄塑料大棚、通讯线电力线及附近村庄塑料大棚的情况。 第五组巡视16#-21#，重点为雷电定位系统反应落雷情况和21#接地检查。 各组21时45分到达巡视地段附近后，由于田地里积水较多，天气较黑，无法进行巡视。 16日早6时40分，安排4组重新对4#-16#进行故障巡视，同时安排检修人员对10#-16#进行登杆检查。 第一组、第二组巡视范围为220kV****线5#至10#采用地面巡视，巡视重点为雷击、绝缘子风偏和导线上放电情况，并测量线路地带的风速。 第三组、第四组巡视范围为220kV****线10#至16#进行登杆检查，重点为雷击情况、绝缘子风偏和导线上放电及杆塔上放电情况，并测量线路地带的风速。 7时 42分左右 发现15#塔的主材上有放电痕迹、导线悬垂线夹出口处有明显的放电痕迹、均压环上有明显的放电痕迹、导线的绝缘护套加在主材角铁上，根据情况初步分析此处为故障的放电点。 11时30分，登塔人员在横担处测量了10分钟风速，最大值为7.9米/秒。
故障原因分析 220kV****线15#所属地理位置为**市西辛丰村，地形属于平原，距当地村民讲以前未出现过这样的极端天气，比如冰雹、飓风、强暴雨等。 从现场看该段杆塔走向基本为西北-东南走向，线路东边500米处有较大的丘陵，西边为一片平原，距离黄河有5公里，根据气象资料7月15日发生强风从东面开始，沿丘陵下行加速，风瞬时可达到最大值。 该段线路处于**市西辛丰村附近，电厂出线后4#塔转向后线路基本呈东北-西南处，220kV****线15#地势平坦，属于平原地带，该耐张段代表档距为290.53米。海拔高度在380～390米之间，无任何遮挡物，易于对流空气交汇上升和风速加大。通过对本次巡视现场风速实测数据和地形地貌分析，该段为特殊气候条件的风偏发生区。 根据故障杆塔结构参数对本次风偏故障进行校核，校核结果为， 28米/秒风速下风偏结果满足要求，经过反算（假设天气良好状态）造成线路故障的瞬时风速在32.98(m/s)到35.28 (m/s)之间。 3.4.1、计算条件 线路位置：220kV****线15号杆塔上相。 1）杆塔相关参数塔型：SZ0-21 ( 直线 )当前杆塔档距：左侧档距343m，右侧档距276m 。线路高差情况：14号塔型SZ1-33,海拔386.8米，15号塔型SZ0-21海拔384米，16号塔型SDJB-18，海拔382.6米，15号左侧高差-15.398m，右侧高差1.352m 。该线路杆塔转角 0度。，防振锤重量5.6 Kg。 2）线路计算最大风速条件 该杆塔(设计)计算条件为:28m/s。 3）导线有关数据 该线路使用的导线型号为： LGJ-240 ，其有效计算截面为：275.96mm2 。导线采用分裂方式，分裂数为：2分裂 。导线的自重比载为：3.2772×10-2 N/m.mm2 。导线在该风速情况线的风压比载为：3.5167×10-2 N/m.mm2 。 4）悬垂绝缘子串有关数据 该绝缘子串由单挂组成，其分别是：挂板、球头挂环、绝缘子、碗头挂板、分裂间距和悬垂线夹等…，其总合重为：11.83kg 。 3.4.2风偏计算 1)、绝缘子串风压计算 公式:
式中: P -- 悬垂绝缘子串风压（N) N -- 绝缘子片数（复合绝缘子折算为双裙绝缘子5片）。 A -- 绝缘子受风面积（m2） 说明：在这里绝缘子统一取最大值0.04 。 V -- 风速（m/s） 风压计算(28M/秒)： P=9.8×(5+1) ×0.04×282/16 = 115.248(N) 2)、导线荷载计算 水平档距公式： L=(L1+L2)/2 式中: L1 -- 左侧档距（m） L2 -- 右侧档距（m） 220kV河万Ⅱ线15#杆塔的水平档距为： L=(L1+L2)/2 = (343+276)/2 =309.5(m） 垂直档距公式：
式中: LV -- 垂直档距（m） L -- 水平档距（m） σ -- 计算气象条件下的导线应力（N/mm2） g4 -- 计算气象条件下导线的比栽[N/(m.mm2）] h1 -- 悬点高差（m） h2 -- 悬点高差（m） 220kV河万Ⅱ线15号杆塔的垂直档距为 lv=L+σ×（h1/L1+h2/L2)/g4 = 309.5+91.875×(-15.398/343+1.352/276)/3.5167×10-2 = 205.015(m） 3)、风偏角计算 悬垂绝缘子的风偏角计算公式：
式中: ψ --风偏角 P -- 悬垂绝缘子串风压（N) L -- 水平档距（m） LV -- 垂直档距（m） G -- 绝缘子串金具的总重（N） A-- 导线截面（mm2） g4 -- 导线的风压比载(N/m.mm2) g1 -- 导线的自重比载(N/m.mm2) NJ -- 绝缘子单双挂 N -- 分裂导线数 Gz—重锤重量 GF—防振锤重量（4×5.6×9.8） 220kV河万Ⅱ线15号杆塔的风偏角为：
3.4.3 220kV****线15#上相绝缘子风偏验算结果： 经过查询图纸和作图得知220kV****线15号杆塔塔型为SZ0其最大允许摇摆角为：58.32度，按照正常状态下上相绝缘子风偏满足要求。 3.4.4风速反算： 工频电压下线路放电间隙550mm，经作图计算得知220kV****线15号杆塔上相绝缘子串最大允许摇摆角为：58.32度。 将风比载g4计算公式
代入风偏角计算公式：
解得风速V= 32.98(m/s) 经过反算绝缘子串在最大允许摇摆角58.32度时的风速为32.98m/s。 根据故障巡视发现绝缘护套已悬挂于杆塔上，经作图计算此时绝缘子的风偏角为61.66度，反算此时风速为：
解得风速V=35.28(m/s) 经风速反算可得知，发生故障时瞬时风速在32.98(m/s) 到35.28 (m/s)之间，超过设计值28 (m/s)。 3.4.5、改造加重锤方案计算 220kV****线15号上相绝缘子串的最大允许摇摆角58.32度，考虑5度的安全裕度，绝缘子串改为双串，采取加重锤措施。
解得GZ=926.42（N） 所加重锤质量为94.53，一片重锤为15公斤，94.53/15=6.3，因此需加重锤7片。 1）、风偏跳闸机理 输电线路杆塔矗立在野外，受各种自然条件的影响，气流沿着东边的丘陵一路前行向下进入220kV****线15#所在的地带后，由于强风到达该处后加速，加上瞬时暴雨导致空气绝缘程度降低，造成线路故障。 2）、风偏放电路径 线路发生风偏后，由于线夹和防震锤复检导线加装了绝缘护套致使线路受风面积增大（在计算中增加了2片绝缘子的受风面积）较多，致使导线及线夹紧贴塔身主材，由于降雨绝缘护套包裹不是很严密，绝缘护套中有雨水流过，导线通过缝隙对塔身主材螺栓放电，由于放电产生电弧将绝缘护套的连接件烧开，现场绝缘护套部分融化，导致绝缘护套脱落，脱落后一侧恰至铁塔主材与斜材之间，风速小后由于导线重力将护套扯开，导线开始回落，此时重合闸动作，线路重合时均压环对塔材放电，线路重合不成功；随后导线恢复至垂直状态，导线碗头遗留扯断的护套，烧毁后的护套遗留在塔身主材上。 放电后，电流从塔身流过通过接地螺栓接地，现场杆塔接地未发现烧伤痕迹，说明此处接地良好，由于下大雨，地面10cm左右的雨水，电流全部泻入大地，地线线夹未发现烧伤，说明电流未从架空地线流走。 现场经测量220kV****线接地完全符合要求。
结论：综上所述，本次故障为****线15#塔所处区域发生短时间发生强风、暴雨、冰雹灾害，致使15#塔绝缘子在强风暴雨的特殊天气条件下发生风偏对铁塔构件放电。 暴露的问题 （一）专业管理有待提高，对微气象区认识不足，虽然在风偏验算中该塔摇摆角满足要求，加上后期加装绝缘护套后人为认为，其提高了绝缘程度，可有效防止风偏故障。对加装绝缘护套后所增加的受风面积，未重新进行风偏验算。 （二）由于该线路1997年投运以来，未发生过风偏故障，加装护套以来未进行风偏验算，同时该区域未发生过大的风害，造成了思想麻痹，是形成本次故障的一个主要原因。 （三）2013年加装的绝缘护套设计上线夹与导线护套相掺和只有5公分偏少；线夹施工工艺采用卡子连接，长时间运行卡子老化，无法满足防雨水渗漏的要求。 下步工作计算 （一）重视设计阶段图纸审查，对新建线路从接图伊始就要完成杆塔的摇摆角验算，严格执行省公司5度设防的要求，从源头上严把质量关。 （二）对发生故障的15号塔经过计算需要在导线部分增加94.53公斤重锤才能达到确保32.98米/秒风速下导线不发生风偏故障；计划对220kV****线SZ0、SZ1塔型12基、220kVYSII线SZ0、SZ1塔型8基绝缘子摇摆角进行逐基复核，对加装了绝缘护套的6条线路的杆塔重新进行风偏校核，不满足风偏校核的杆塔尽快采取加重锤或绝缘子下拉的实施。 （三）加强强风区线路资料收集，修改特殊区域台帐，将该线路1#-20#纳入风害区进行管理，定期测量风速、进行恶劣天气观察等，立即安排对该线路及其它强风区线路塔头部分螺栓紧固程度、连接金具变形进行全面检查，发现问题及时处理。 （四）立即安排对220kVYT线、ZX线、YTI II线、LXII线****线六条线路加装绝缘护套的杆塔进行全面的防老化检查，对结合处有缝隙和卡子老化的进行更换，确保真正起到防鸟害和防风偏作用。 以上由运城供电分公司输电工区李红军老师提供分享，在这里小编表示非常感谢。 ------------E N D------------ |
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