李波平

摘 要： 本文對(duì)導(dǎo)線積雪、覆冰、脫落造成故障及跳閘線路的基本情況進(jìn)行了分析，并給出了應(yīng)對(duì)措施。

關(guān)鍵詞： 導(dǎo)線積雪 覆冰 故障分析

一、500千伏巴青1線基本情況及舞動(dòng)地段基本情況

1.巴青1線基本情況。500千伏巴青1線起于500千伏巴林變電站，止于500千伏青山變電站，線路亙長172.161公里，全線為單回路，共有桿塔396基，直線塔均為緊湊型塔，導(dǎo)線采用六分裂，子導(dǎo)線型號(hào)為LGJ-300/40鋼芯鋁絞線，三相導(dǎo)線采用兩上一下呈三角形排列，相間中心點(diǎn)距離約為7米，凈距離為6.25米。六分裂導(dǎo)線子導(dǎo)線距離為375mm。地線型號(hào)：線路前進(jìn)左側(cè)為LBGJ-150-40AC鋁包鋼絞線、GJ-80鍍鋅鋼絞線；右側(cè)為24芯OPGW光纜。絕緣子：懸垂串為FXBW-500/210、FXBW-500/300、FXBW-500/300A、FXBW-500/100合成絕緣子，耐張串為FC300/195玻璃絕緣子，出口耐張絕緣子型號(hào)為XWP2-160。設(shè)計(jì)氣象條件為：最低氣溫-40℃、平均氣溫-5℃、最大風(fēng)速34m/s、導(dǎo)線覆冰厚度10mm、地線覆冰厚度15mm。塔頭最小空氣間隙值：相對(duì)相5.2米；相對(duì)地3.7米。

2.舞動(dòng)地段基本情況。區(qū)段：385#～396#塔之間，其中384#～394#為一個(gè)耐張段，長度為3994米；394#～396#為一個(gè)耐張段，長度為562米；該區(qū)段最大檔距562米（387#～388#）。地形：山坡上（由元寶山地區(qū)的平地向哈拉布圖丘陵過渡的山坡上）。

二、500千伏巴青2線基本情況及舞動(dòng)地段基本情況

1.巴青2線基本情況。500千伏巴青1線起于500千伏巴林變電站，止于500千伏青山變電站，線路亙長172.099公里，全線為單回路，共有桿塔401基，直線塔均為緊湊型塔，導(dǎo)線采用六分裂，子導(dǎo)線型號(hào)為LGJ-300/40鋼芯鋁絞線，三相導(dǎo)線采用兩上一下呈三角形排列，相間中心點(diǎn)距離約為7米，凈距離為6.25米（相對(duì)相最小間距為5.2米）。六分裂導(dǎo)線子導(dǎo)線距離為375mm。地線型號(hào)：線路前進(jìn)左側(cè)為LBGJ-150-40AC鋁包鋼絞線、GJ-80鍍鋅鋼絞線；右側(cè)為24芯OPGW光纜。絕緣子：懸垂串為FXBW-500/210、FXBW-500/300、FXBW-500/300A、FXBW-500/100合成絕緣子，耐張串為FC300/195玻璃絕緣子，出口耐張絕緣子型號(hào)為XWP2-160.設(shè)計(jì)氣象條件為：最低氣溫-40℃、平均氣溫-5℃、最大風(fēng)速34m/s、導(dǎo)線覆冰厚度10mm、地線覆冰厚度15mm。塔頭最小空氣間隙值：相對(duì)相5.2米；相對(duì)地3.7米。

2.舞動(dòng)地段基本情況。區(qū)段：385#～396#塔之間，其中384#～394#為一個(gè)耐張段，長度為3994米；394#～396#為一個(gè)耐張段，長度為562米；該區(qū)段最大檔距562米（387#～388#）。地形：山坡上。

三、故障發(fā)生情況

赤峰地區(qū)普降大雪，造成電力線路積雪和覆冰。2012年11月04日00時(shí)43分，500千伏巴青1號(hào)兩側(cè)雙套縱聯(lián)保護(hù)動(dòng)作，BC相故障重合閘閉鎖未動(dòng)作，故障測距為距離青山站1.85公里，01時(shí)51分強(qiáng)送成功，01時(shí)56分再次跳閘，保護(hù)動(dòng)作情況相同，02時(shí)37分強(qiáng)送不成功?，F(xiàn)場巡線查明：500千伏青山變電站附近導(dǎo)線劇烈舞動(dòng)；巴青2線175號(hào)導(dǎo)線引流線舞動(dòng)嚴(yán)重；巴青2線間距398號(hào)約100米發(fā)現(xiàn)相間火光，并伴隨爆炸聲，397#～398#擋間導(dǎo)線舞動(dòng)十分劇烈。此時(shí)500千伏巴青2線線路兩側(cè)兩套縱聯(lián)保護(hù)動(dòng)作，線路兩側(cè)開關(guān)跳閘。巴青1、2線已分別跳閘2次，于是決定分組對(duì)巴青2線397#～398#重點(diǎn)地段進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測，派人進(jìn)行24小時(shí)看守。截至13時(shí)，巴青1、2線強(qiáng)送后又相繼發(fā)生跳閘，于是暫不對(duì)500千伏巴青1、2線進(jìn)行強(qiáng)送。11月5日，故障段導(dǎo)線舞動(dòng)減弱，巴青2線于11時(shí)30分送電成功。

四、11月4日500千伏巴青1線、巴青2線故障跳閘統(tǒng)計(jì)及原因

4日00：43：500千伏。巴青#1線線路兩側(cè)兩套縱聯(lián)保護(hù)動(dòng)作，線路兩側(cè)開關(guān)跳閘，故障測距青山變1.85km。01：51強(qiáng)送成功。4日01：56：500千伏。巴青#1線線路兩側(cè)兩套縱聯(lián)保護(hù)動(dòng)作，線路兩側(cè)開關(guān)跳閘，02：37強(qiáng)送不成功。4日07：21：500千伏。巴青#2線線路兩側(cè)兩套縱聯(lián)保護(hù)動(dòng)作，線路兩側(cè)開關(guān)跳閘，故障測距青山變1.4km。07：58強(qiáng)送成功。4日09：32：500千伏。巴青#2線線路兩側(cè)兩套縱聯(lián)保護(hù)動(dòng)作，線路兩側(cè)開關(guān)跳閘，11：45強(qiáng)送成功。4日12：05：500千伏。巴青#2線線路兩側(cè)兩套縱聯(lián)保護(hù)動(dòng)作，線路兩側(cè)開關(guān)跳閘。4日12：34：青山變500千伏。巴青#1線強(qiáng)送成功。12：38青山變側(cè)兩套縱聯(lián)保護(hù)動(dòng)作，開關(guān)跳閘。

五、故障原因分析

為了便于分析，假定在A、B兩點(diǎn)間（檔距為L）懸掛如下圖中實(shí)線所表示的弛度為f的導(dǎo)線。當(dāng)導(dǎo)線上有積雪和覆冰而使導(dǎo)線弛度從f增大到f+△f■，并形成圖中點(diǎn)畫線的形狀。

假如積雪和覆冰慢慢地脫落，導(dǎo)線就應(yīng)當(dāng)平穩(wěn)地恢復(fù)到原來的位置。但是如果積雪和覆冰突然大量脫落，導(dǎo)線就會(huì)在積雪和覆冰作用下向上沖擊，而弛度將以f+△f■，越過f減少到f-△f■（即圖中的虛線位置）。由于導(dǎo)線的位能與其彈性能量將交替變換，使導(dǎo)線振動(dòng)若干次后逐漸衰減穩(wěn)定于弛度為f的位置（即圖中實(shí)線，導(dǎo)線原來的位置）。

積雪和覆冰的突然大量脫落，將使導(dǎo)線產(chǎn)生振動(dòng)：一是導(dǎo)線始終承受拉力，只要無風(fēng)，導(dǎo)線就只能在與地面垂直的一平面內(nèi)上下振動(dòng)，因?qū)Ь€積雪和覆冰不同期脫落，造成上下導(dǎo)線相間短路。二是當(dāng)導(dǎo)線振動(dòng)到f-△f■的過程中，如果發(fā)生無拉力狀態(tài)，則導(dǎo)線中間將變得非常柔軟，雖然無風(fēng)導(dǎo)線也將產(chǎn)生上下左右的不規(guī)則運(yùn)行，即發(fā)生舞動(dòng)，而這種狀態(tài)非常容易發(fā)生因混線而引起相間短路事故。

那么究竟在什么條件下導(dǎo)線會(huì)發(fā)生無拉力狀態(tài)呢？為此我們做如下具體分析：首先假定L■為導(dǎo)線原來實(shí)際長度（此時(shí)導(dǎo)線弛度為f），L■為導(dǎo)線跳動(dòng)到弛度為f-△f■時(shí)的導(dǎo)線實(shí)際長度。導(dǎo)線從弛度f-△f■變到弛度f時(shí)，其導(dǎo)線長度變化應(yīng)為L■—L■。另外，導(dǎo)線長度的變化只是根據(jù)拉力變化而引起的彈性伸縮，設(shè)在導(dǎo)線在未覆冰時(shí)的張力為T，另導(dǎo)線的彈性系數(shù)為E，截面積為S。那么將出現(xiàn)以下三種情況：

1.當(dāng)弛度為f-△f■時(shí)，導(dǎo)線張力恰好為0，則L■-L■=■

2.當(dāng)弛度為f-△f■時(shí)，導(dǎo)線有一張力T′，則L■-L■=■<■

3.當(dāng)弛度為f-△f■時(shí)，導(dǎo)線張力小于零，則L■-L■>■

這樣我們就得出了導(dǎo)線拉力狀態(tài)的鑒別式：L■-L■？茼■

考慮到L2≈L為簡化分析把上式寫成：L■-L■？茼■ （1）

另根據(jù)導(dǎo)線長度計(jì)算公式可得：L■=L[1+■（■）■]L■=L[1+■（■）■]

則L■-L■=■（2f·△f■-△f■■）（2）

忽略△f■■將（2）式代入（1）式則得到：■？茼■

即■？茼1（3）

又T=σ·S=■（4）

f=■，則f■=■ （5）

將（4）、（5）式代入（3）式，得出實(shí)用的導(dǎo)線拉力狀態(tài)判別式：

D=■×■？茼1

即D<1時(shí)，在導(dǎo)線由弛度f+△f■變到f-△f■的跳躍過程中，導(dǎo)線不出現(xiàn)無拉力狀態(tài)。D=1時(shí)，導(dǎo)線跳躍到弛度恰為f-△f■時(shí)為無拉力狀態(tài)，導(dǎo)線可能發(fā)生舞動(dòng)。D>1時(shí)，則導(dǎo)線在跳躍中還未達(dá)到弛度為f-△f■時(shí)就變?yōu)闊o拉力狀態(tài)，無風(fēng)時(shí)導(dǎo)線也將發(fā)生舞動(dòng)。

六、防御措施

1.線路施工時(shí)，要保持各相導(dǎo)線弛度一致，特別是垂直、三角排列的導(dǎo)線。

2.線路與其他線路交叉跨越時(shí)，應(yīng)嚴(yán)格掌握跨越處的垂直距離，防止下排線路導(dǎo)線因積雪和覆冰突然脫落向上彈跳或發(fā)生舞動(dòng)時(shí)造成上排線路或接地跳閘。

3.全文所分析的前提均為無風(fēng)狀態(tài)，但如果積雪、覆冰或突然脫落時(shí)有風(fēng)，則導(dǎo)線更易發(fā)生舞動(dòng)，其后果將更加嚴(yán)重。

4.設(shè)計(jì)、施工質(zhì)量是直接影響線路安全運(yùn)行的一個(gè)重要方面，優(yōu)化設(shè)計(jì)加強(qiáng)施工管理是保證線路安全運(yùn)行的基礎(chǔ)。