微地形地区指大地形区域中的的一个局部狭 小的范围，分为垭口波动微地形、高山分水岭微地 形、水蒸气增大微地形、地形抬升微地形、峡谷风道 （风口）微地形。微气象地区是指某一大区域的局 部地段，由于地形、位置、坡向及温度、湿度出现特 殊变化，形成区别于大区域的更为特殊的局部气象 区域。在微地形、微气象地区，其气象参数会在小 范围内发生改变，有时会对输电线路造成严重影 响，产生导线覆冰、舞动、风偏等现象^{[1, 2]}，轻者随着 气候转好而恢复正常，重者随着气候的恶劣变化而 加剧，最终造成输电线路发生舞动、倒塔、断线、风 偏放电等故障^[3]。

近年来，随着电网的迅速发展，电力线路覆盖 率大幅提升，微地形、微气象地区架空输电线路频 发由于超设计标准导致的自然灾害性故障，给输电 线路安全稳定运行带来极大威胁。内蒙古东部地 区220 kV青中线多位于山丘地带，多处经过的峡谷 风道（风口），属典型的微地形、微气象地区，因此本 文以220 kV青中线63号塔风偏放电故障为例，分析 风口地形对输电线路的影响。 1 故障概况 1.1 线路概况

220 kV青中线于2010年1月投运，起点为500 kV青山变电站，终点为220 kV中京变电站，全线采 用自力式铁塔。线路全长91 km，其中，青山变电站 出口11 km为同塔双回路，其余80 km为单回路。线 路设计主要气象条件见表 1。线路导线采用LGJ－ 240/30型钢芯铝绞线，子导线2根，垂直排列，分裂 间距为400 mm，导线设计安全系数为2.5。全线架 设2根地线。线路按三级污秽区设计，悬垂绝缘子 串采用FXBW-220/100型复合绝缘子，配置防鸟害 型均压装置。耐张绝缘子串采用15片U100BP/146 型悬式玻璃绝缘子，跳线绝缘子串采用15片U70B/ 146型悬式玻璃绝缘子。为防止鸟害，跳线绝缘子 串顶端增加1片U70BP/127M型悬式玻璃绝缘子。

表 1(Table 1)

表 1 设计气象条件一览表

表 1 设计气象条件一览表

2013-02-28T16：08，220 kV 青中线L3 相故障 跳闸，重合闸不成功。保护测距为24.9 km，103C保 护测距为25.13 km。

故障发生时正值我国北方地区春季，开始出现沙尘暴天气，故障线路所处地区风力较大，现场绝 缘子串风偏情况严重。 1.3 故障点的确定及放电情况

根据保护动作测距结果，运行人员进行故障巡 视，发现63号塔L3相导线下线夹及相应的塔身有 明显的放电痕迹（见图 1、图 2）；L3相复合绝缘子上 有直径约0.3 cm的放电痕迹，但未发现击穿痕迹，因 此绝缘子的绝缘性能未破坏。

图 1(Figure 1)

图 1 63号塔L3相导线下线夹放电痕迹

图 2(Figure 2)

图 2 63号塔L3相导线与塔身处放电痕迹

63号塔为ZB242-39型直线塔，其设计参数见 表 2所示。经计算，FXBW-220/100型复合绝缘子串，在353 m的水平档距条件下，垂直档距为265 m （计算过程省略），可以满足大风风偏电气间隙要求 （见图 3）。因此63号塔的274 m垂直档距，满足大 风条件下的风偏电气间隙要求。

表 2(Table 2)

表 2 63号塔设计参数

表 2 63号塔设计参数

图 3(Figure 3)

图 3 ZB242塔单联FXBW-220/100型复合 绝缘子串摇摆角临界曲线

220 kV青中线发生故障时正值我国北方地区 大风降温，63号塔距离赤峰市松山区西北部岗子乡 气象监测站约3 km，该观测点监测到的最低气温 为-4 ℃，降温幅度达11.4 ℃，极大风速为30.4 m/s， 风力达11级。该线路所处地区为山区微气候区，瞬 间风速会更大，为绝缘子串风偏提供了基本条件。 3.2 地形条件的影响

220 kV青中线多位于山丘地带，发生故障的63 号塔位于突出的山梁上，小号侧是小山沟，大号侧 是大山谷，侧面是个山坡，该地段谷歌地图见图 4，63号、64号塔跨越大山谷，62号、63号塔跨越小山， 63—64号塔所处位置地形属风口地形。

图 4(Figure 4)

图 4 故障铁塔地段谷歌地图

根据气象学理论，当风形成后移动时，其方向 和风速不断地变化，特别是在山区，其方向和速度 的变化更为复杂。由于63号塔前后均为比较陡峭 的山沟，当风沿着铁塔两侧的山沟运动时，易形成 狭管效应，导致风速迅速增大。当风从铁塔侧面沿 山坡上行时，除使风速增大产生狭管效应外，还会 产生一种沿山坡向上升力的紊流效应，形成1个向 上的升力，作用于导线。风口地形促使风速的加快 和风向的改变，使悬垂绝缘子串产生极大的风偏， 超过大风设计条件下54.13°摇摆角，造成63号塔迎 风侧L3相导线下线夹与塔身空气间隙不足，产生放 电。 4 防范措施及建议 4.1 应采取的措施

（1） 开展风口地形区线路隐患排查工作，结合 所在区域气象条件全面校核风偏间隙和杆塔的垂 直荷载。

（2） 更换悬垂绝缘子串，增加垂直荷载，缩小 绝缘子串风偏摇摆角。由于双联悬垂U70BP/146-1 型玻璃绝缘子串可大大增加悬垂绝缘子串自身重 量，增加垂直荷载，缩小风偏摇摆角，因此将63号塔 使用的原单联悬垂FXBW-220/100 型复合绝缘子 串，更换为双联悬垂U70BP/146-1 型玻璃绝缘子 串。经计算，ZB242-39型直线塔如果使用双联悬垂U70BP/146-1型玻璃绝缘子串，在各种工况条件的 设计允许摇摆角度分别为：雷电过电压22.32°，内过 电压31.81°，大风54.24°。根据图 5 可以看出，在 353 m的水平档距的条件下，只要垂直档距大于251 m，即可满足大风风偏设计摇摆角安全数值的要求。

图 5(Figure 5)

图 5 ZB242塔双联U70BP/146-1型 玻璃绝缘子串摇摆角临界曲线

（3） 增加防振锤。将63号塔小号侧每相、每根 子导线的防振锤数量由2个增加到3个；将大号侧 每相、每根子导线的防振锤数量由1 个增加到3 个。这样相当于将63 号塔的垂直档距增加了15m。增加的防振锤安装距离为1190 mm。

（4） 在故障直线塔的绝缘子串上安装重锤，若 单串不能满足安装要求，可将其改为双倒V型串，以 便安装，这样可以减小强风时导线风偏角和悬挂处 的扭转程度，确保风偏间隙足够。 4.2 今后要开展的工作

（1） 在强风区，对于新建线路直线塔的三相导 线设计可考虑采用V型串悬挂，以控制风偏摇摆角； 对于气象特征明显的微地形、微气象地区，设计路 径时应尽量避开微气象地区，对于无法避开的地 区，设计时应考虑最不利的气象条件组合对输电线 路的影响程度，通过改变塔型和绝缘子串组合、悬 挂方式，提高输电线路抗风偏能力。

（2） 在运行方面，开展输电线路微地形、微气 象地区的气象资料、数据收集工作，在输电线路微 地形、微气象地区加装气象在线监测装置，加强导 线风偏观测，积累运行资料；在大风季节来临前开 展微气象地区输电线路检查、消缺工作，落实防风 措施；及时绘制、修订输电线路风区分布图，为设计 提供参考依据。