1 500kV线路风偏故障情况
1.1故障排查情况
2014年5月2日17时02分，某电力公司管辖的500kV某线双套纵联电流差动保护动作跳闸，重合成功，故障相为B相。
5月3日6时30分输电运行维护人员开始进行巡视检查工作。由于该线地处山区，截至3日14时13分，登杆检查人员在该线114号杆塔B相发现故障点，跳线、杆塔塔身处有放电痕迹，导线无断股，线路可以继续运行。
1.2故障现场勘测情况
从故障杆塔地形地貌看，该线114号塔位于山顶高耸部位，前面面临深沟，由于山顶地区位置高耸，无遮拦，且前面为深谷，形成天然风道，因此该地风力非常强大。
该塔导线为上中下排列，中相和上下相各在一侧，六分裂导线。通过现场勘测，在塔身大边发现黑色放电痕迹。
另外在与该塔身大边对应的导线跳线下侧弧线部位发现白色放电麻点。
1.3故障原因现场勘测分析
1.3.1现场地形地貌勘测分析
现场勘测发现，该线114号和115号分别位于相邻两座山的山顶部位，两山间有深陷峡谷，形成了具有天然通风道的“高山-峡谷-高山”特殊结构。因此在山顶部位风力非常大，足以将导线跳线吹偏，使之接近塔身大边，导致空气间隙不足，引起击穿。
1.3.2故障时刻气象数据资料分析
经查询资料，故障发生当日，5月2日17时，现场天气温度22℃，风向北风，风力7级，山区局部地区风力8至9级。
1.3.3杆塔本体现场勘测分析
经现场勘测，114号塔跳线较长，中间部位加装防风串，将跳线分为两截，跳线整体呈现“W”状，跳线垂度较低。
在风力巨大时，即使安装了防风串，但两截跳线中某一截仍然有向内侧塔身大边强烈摆动的可能性，可能导致风偏故障发生。
从该故障放电点情况来看，放电痕迹位于塔身大边及对应侧跳线下垂度部位，因此放电过程是，在强风作用下，风偏距离不足，跳线垂度部位到内侧塔身大边之间空气击穿形成放电通道。
2风偏故障模型推导分析
2.1风偏模型的建模思路
对于500kV该线114号塔发生的风偏故障，利用经典风偏模型理论可以对风偏角度进行计算推导，从而定量地分析本次故障发生的深层次原因。现将该塔的风偏模型建模思路分析如下：
首先采用经典理论风偏角度计算公式计算风偏角度，进而计算发生跳线风偏时，跳线距离塔身大边的距离d，根据是否将跳线一端的耐张绝缘子视为固定挂点，从而将该风偏模型分为单绝缘子模型和双绝缘子模型两种情况分别计算，若将耐张绝缘子视为固定挂点，则可将此绝缘子计入模型，故按照双绝缘子模型考虑；若将耐张绝缘子视为非固定挂点，可随风摆动，则此绝缘子不应计入模型，故按照单绝缘子模型考虑。在不同风速模型下，建立跳线距大边距离（即风偏距离）d和风偏角θ的关系式，得出计算结果，从而分析两种不同模型下的风偏闪络风险。
2.2风偏模型的推导和建立
采用经典理论风偏角度计算公式[1，2]：
式中：θ：为风偏角；Wx：为导线水平风荷载，本例对象为跳线（单位：N）；Wi：为绝缘子水平风荷载（单位：N）；Gj：为导线自重，本例对象为跳线（单位：N）；Gd：为绝缘子自重（单位：N）；Gm：为金具和重锤自重（单位：N）；风速分别取20、25、30m/s时，先根据（1）式计算风偏角度θ，再根据塔身尺寸，计算相应的风偏距离d。详细计算步骤如下所示。
2.2.1计算跳线水平风载荷Wx
使用杆塔实际参数，可算得。
式中：V：为风速；α：为风压不均匀系数，本例取1；μ2：为风压高度变化系数，本例取3.12；μsc：为导线或地线体型系数，本例取1.2；βc：为导线或地线风载荷调整系数，本例取1.2；d：为导线等效外径计算值，本例取0.7776；Lp：为跳线长度，本例取9.91；B：为覆冰载荷系数，本例取1.1；θ：为风向与导线夹角，按照最严重情况考虑，本例取90度。
注：将Wx单位由kN换算为N，因此公式应乘以系数103，下同。
2.2.2计算单个绝缘子水平风载荷Wi
式中：A1：为绝缘子承受风压等效面积计算值；其余参数含义同上。
2.2.3计算跳线自重Gj
单位长度的跳线质量m=0.9222kg/m，跳线长度l=9.91m，g为重力加速度，取9.8，则：
2.2.4计算绝缘子自重Gd和金具重锤自重Gm
绝缘子质量22kg，重锤每片质量21.8kg，共10片重锤，金具质量16kg，则：
2.2.5计算风偏角度θ
将以上公式代入（1）式，并考虑到两种模型，得：
2.2.6计算风偏距离d
绝缘子风偏示意图如图1所示，该示意图为杆塔侧视简图。图中尺寸为实际杆塔尺寸。在图1中，线段FT=27，AC=AS=6.05，AF=4.99，PT=3.12，TK=1.9，单位为米。线段SE长度即为风偏距离d，即跳线距杆塔大边距离，θ=∠BAS为风偏角度。
2.3不同风速下风偏角度和风偏距离计算
风速分别取20、25、30m/s时，按照单绝缘子和双绝缘子两种模型，根据前文推导出的风偏角度和风速关系式，即（2）式和（3）式，以及风偏距离和风偏角度关系式，即（4）式，联立这三个式子求解，可以分别计算出不同风速模型下风偏角度和风偏距离d。
联立（2）、（3）及（4）式，结果如表1所示：
3结论
根据计算结果数据，可以得出以下结论：
（1）计算结果表明：同等风速下，单绝缘子模型中，风偏距离较小，跳线距塔身大边距离较近，可以认为单绝缘子模型风偏情况比双绝缘子模型更严重，更易发生风偏闪络，这也与实际经验相符。
（2）计算结果表明：单绝缘子模型中风速为20m/s时，距离已经小于最小放电距离（1.2m），发生闪络。在故障发生当日，该地区气象局测得该地最大风力为八到九级，其标准风速约20.7~24.4m/s，已经超过20m/s，因此风偏距离不足，发生了风偏故障，这是该起风偏故障发生的的理论原因。
参考文献：
[1]王声学，吴广宁，范建斌，周军，蒋伟.500kV输电线路悬垂绝缘子串风偏闪络的研究[J].电网技术，2008（09）：63-65.
[2]郑佳艳.动态风作用下悬垂绝缘子串风偏计算研究[D].重庆大学，2006.
[3]张禹芳.我国500kV输电线路风偏闪络分析[J].电网技术，2005（07）：29-30.
作者简介：
韦成维（1983.09.25），男，学历：广西工学院电气工程及其自动化专业 本科，单位：中国南方电网超高压输电公司柳州局，研究方向：送电线路
论文作者:韦成维,雷明振
论文发表刊物:《电力设备》2017年第1期
论文发表时间:2017/3/13
标签：绝缘子论文; 跳线论文; 偏角论文; 模型论文; 故障论文; 导线论文; 距离论文; 《电力设备》2017年第1期论文;