（国网内蒙古东部电力有限公司检修分公司呼伦贝尔运维分部 内蒙古呼伦贝尔 021008）
摘要：高寒地区输电线路运行环境恶劣，冬季最低气温达到零下45摄氏度，年温差达80摄氏度以上。冬季低温天气下输电线路导线振动严重，引起部分输电线路导线断股，金具损坏，塔材螺栓疲劳断裂而发生倒塔断线事故。通过对高寒地区大截面导线输电线路的导线断股原因进行分析，采取针对性治理措施，可避免导线断股，防止倒塔断线事故发生。
关键词：高寒地区；输电线路；导线断股；
1 概述
随着内蒙古自治区电力系统的发展，作为我国的能源基地500kV交直流线路已在呼伦贝尔市建成。但在高寒天气下，输电线路导线断股事件时有发生，严重影响输电线路的运行安全性和可靠性。通过对高寒地区大截面导线输电线路的导线断股原因进行分析，采取针对性治理措施，可避免导线断股，防止倒塔断线事故发生。
2 高寒地区输电线路导线断股情况介绍
220kV友牙线于2009年10月16日投运，导线型号2*240/30，架空地线为GJ-50钢绞线和OPGW光缆。220kV友牙线204号至227号与220kV友海线41-64号同塔架设。2014年7月巡视发现，220kV友牙线206、207、208号等塔导线断股严重；220kV友牙线129号、165、168、170、198、199号GJ-50架空地线断股严重。其中206号塔上线大号侧导线防振锤线夹外侧断多股，207号上线大号侧导线防振锤线夹外侧断2股，208号上线小号侧下子导线防振锤线夹外侧断多股。
220kV友海线220kV友牙线于2007年11月12日投运导线型号2*240/30，架空地线为GJ-50钢绞线和OPGW光缆。2014年7月巡视发现，与220kV友牙线207号同塔架设的220kV友海线44号导线断股。
220kV北友1号线于2011年1月20日投运，全线采用双回路塔，导线型号2*400/35，架空地线为GJ-50钢绞线和OPGW光缆。2014年7月巡视发现，220kV北友1号线22号塔导线断股。
图1和图2分别给出了导线断股和地线折股的现场情况。
图1 导线断股 图2 地线断股
2 高寒地区输电线路导线断股原因分析
架空线导线断股的原因主要有：外力破坏造成的电弧烧伤和机械损伤；个别导线材质不合格，运行时发生导线接头处断股；覆冰舞动造成金具附近导线因疲劳折断；安装金具工艺造成导线在风力作用下摩擦金具断股；防振金具安装位置错误，过多装设防振锤，像一个集中荷载加在导地线上，而使防振锤夹头处出现振动死点，造成断股[1]。
呼伦贝尔地区输电线路导地线断股原因经分析为防振锤安装不满足运行要求，造成导地线断股。输电线路导地线防振锤型号、安装距离、使用个数，通常由设计部门计算确定，施工部门只需按图纸进行施工。但设计部门通常根据档距确定防振锤安装数量，忽视安装地点的环境因素。风速、风向、档距与悬点高度、地形、地物以及导线应力，都会影响导地线振动，造成设计防振锤数量不满足运行要求，造成导地线振动严重。
2.1 冬季低温影响
呼伦贝尔地区属类气象区年平均气温零下20°C[2]，每年12月末至第二年2月初约45天，最低气温低于零下30°C。呼伦贝尔地区2010年1月冬季气温低于40°C的有6天，1月日最低气温达到零下45°C。2010年1月的平均气温为零下26.87°C，输电线路设计运行温度为零下35°C。由于冬季导线长时间处于低温环境，导线弧垂降低，导线应力增加。当导线的应力增加到破坏应力的10%-15%时，振幅巡视增大；当导线应力增加到破坏应力的20%以后，振幅变化趋于饱和变化很小。因此，输电线实际运行中张力不宜过大，对于高压输电线路一般不宜超过25%年平均运行应力。220kV友牙线的平均运行张力取值即为25%。冬季易产生稳定的振动。图3为低温情况下的导线振动情况。
2.2风速、风向影响
均匀的微风是引起风振动的基本因素。风速过小不足以形成涡流产生冲击力，因而不足以上下推动架空线振动；风速过大，由于气流与地面的磨擦而产生紊流，破坏了上层气流的均匀性，因而也不会引起架空线的稳定振动。220kV友牙线207-208号段跨越海拉尔至伊敏铁路，火车通过期间，火车形成有规律的振动及通过区局部环境空气扰动。由于呼伦贝尔地区冬季经常刮3-5级风，且草原地区易形成均匀的微风，当与线路夹角成45°~90°时，220kV友牙线207-208号产生稳定振动。同塔架设的220kV友海线，由于位于线路的下风侧，气流受到220kV友牙线干扰有所减弱。导线断股数量较轻微。
图3 冬季气温低导线振动严重
2.3悬点高度影响
档距增大需要增大悬点高度，提高稳定振动风速上限，扩大振动的风速范围，也造成了振动时间增加。220kV友牙线207-208号段跨越海拉尔至伊敏铁路，与220kV友海线同塔架设，塔型SZC1-21，全高37.7米。同线路其他塔采用单回路ZB2-21型塔，全高23.5米，高差达14.2米。双回路塔导线对地距离高度大幅增加，高空风速增加，谐振频率增多，产生振动的几率也将增加。
220kV友牙线207-208号、220kV友海线44号及220kV北友1号线21号，由于设计单位仅按常规设计，LGJ-240/30导线档距小于350米安装一个防震锤。但由于220kV友牙线等线路位于高寒地区，导线冬季运行应力较大，207-208号等杆塔跨越铁路火车通过振动增大，且采用双回路塔，塔高增加而风速加大，造成220kV友牙线207-208号等杆塔设计的防振措施不能满足运行要求。
2.4设计最大风速影响
设计要求送电线路位于河岸、湖岸、高峰以及山谷等容易产生强风的地带时，最大设计风速应较附近一般地区适当增大。220kV友牙线207-208号段跨越海拉尔至伊敏铁路，与220kV友海线同塔架设，塔型SZC1-21，塔全高37.7米。跨越铁路是易产生强风地带，但设计没有采取措施增加防震锤数量。
3 高寒地区输电线路导线振动断股预防及治理
输电线路防振措施应从两方面着手：其一是在架空线上加装防振装置以吸收或减弱振动能量，如防振锤和阻尼线；其二是加强设备的耐振强度，防止振动而引起架空线的破坏，如护线条。
220kV友牙线207-208号，220kV友海线44号及220kV北友1号线21号断股处，根据DL/T 741-2010《架空输电线路运行规程》要求采用预绞式接续条和预绞式护线条进行修补[4]，将设计的1只FD-5型防震锤更换为2只FRYJ-2/4型预绞式防震锤。
对运行的输电线路防振措施不满足要求的进行改造，根据《国家电网公司十八项电网重大反事故措施（修订版）》将呼伦贝尔地区的跨越档参造大跨越的运行管理方式进行管理。按期进行导地线测振，发现动、弯应变值超标时应及时分析、处理[5]。对运维的输电线路进行排查，发现振动严重引起金具松动导线断股、防震锤变形的杆塔及时进行防振改造。
由于冬季导线振动严重，但人员车辆无法到达现场进行观测，可在原有的防振设计方案上进行改造，现有规程规定的防震锤数量如表1-表3所示。输电设备跨越铁路、公路时，杆塔振动因素增加，且断线后果较严重，防震锤安装档距按原设计的60%计算；跨越35kV及以上电力线路、采用双（多）回路塔和高跨塔、河流、沟谷时，防震锤安装档距按原设计的70%计算；运行时发现防震锤变形、松动、金具松动或导线及杆塔振动严重时，需增加防震锤数量。
4 结论
实践证明，极寒地区输电线路运行环境恶劣，大截面输电线路导线振动严重，部分跨越铁路、沟谷等特殊地段输电线路杆塔的共振现象，造成导线断股严重。可通过对振动严重区段线路加装防振锤吸收振动能量，避免铁塔因共振造成导线断股、螺栓松动、金具损坏，塔材螺栓疲劳断裂发生倒塔断线事故。通过对极寒地区输电导线输电线路导线断股治理，可有效降低杆塔发生共振概率，避免发生共振倒塔断线事故，保证高寒地区输电线路的可靠运行。
参考文献
[1] 王清葵. 送电线路运行和检修[M]. 北京: 中国电力出版社, 2003.
[2] 国家电力公司华东电力设计院. 110-500kV架空送电线路设计技术规程[M]. 北京: 中国电力出版社, 1999.
[3] 祝永坤. 内蒙古电力技术[J]. 内蒙古电力技术, 2013, 31(1): 43-44
[4] 国家能源局. 110-500kV架空输电线路运行规程[M]. 北京: 中国电力出版社, 2010.
[5] 国家电网公司运维检修部. 国家电网公司十八项电网重大反事故措施[M]. 北京: 中国电力出版社, 2012
作者简介：
王宝成(1978-), 男, 本科, 助理工程师, 现从事输电线路管理工作;
朱汉章(1970-), 男, 专科, 助理工程师, 现从事输电线路运维管理工作;
姚明禹(1988-), 男, 本科, 助理工程师, 现从事输电线路检修管理工作;
张悉正(1971-), 男, 本科, 助理工程师, 现从事输电线路安全质量管理工作;
论文作者:王宝成,朱汉章,姚明禹,张悉正
论文发表刊物:《电力设备》2016年第14期
论文发表时间:2016/10/11
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