0 引言

内蒙古东部地区地势较为平坦，多为草原丘陵地貌，季风持续时间长，风力资源丰富。风能作为一种清洁能源已被人类广泛利用，但是也给输电线路设计、运行维护带来极大困扰，轻者造成导线磨损、断股，金具损坏；重者造成导地线断线、线路因风害故障跳闸。本文以内蒙古东部地区架空输电线路典型缺陷为例，对风害问题进行分析，并对设计方案进行评估，制订针对性的防范措施。

1 几种典型风害及产生的原因 1.1 导线风偏

导线风偏是威胁架空输电线路安全稳定运行的重要因素之一，常常造成线路跳闸、导线电弧烧伤、断股、断线等。主要原因有耐张塔引流线过长或过短、直线塔垂直荷载偏小，在风的作用下造成塔头空气间隙不足引起放电，其中，多数原因为耐张塔引流线过长或过短。风偏往往发生在大风天气和山区微地形气候区。在线路设计过程中，对当地的气候条件了解不透，就会造成杆塔头部尺寸不满足设计规程要求^[1]。

采用通用设计时，220 kV单回路干字形铁塔为2B5-JC1型转角塔，中线引流线采用TP-20-07PZ双跳线串方式安装，导线端使用XTS-4034水平悬垂线夹固定，线路主导线为垂直排列双分裂导线，导线在跳引部位由垂直排列变为水平排列（如图 1），水平吊线线夹挂点为摇摆挂点，且引流线吊线线夹远高于引流线接线端，吊串两侧引流线长度远大于两吊串间长度，在重力作用下引流线自然下垂。但在通用设计中引流线未采取任何防风偏措施，施工时，引流线安装工艺无法控制，两吊串间弧垂（如图 2、图 3）无法满足设计要求，投入运行后极易产生风偏故障跳闸。水平排列金具也会对引流线施工工艺及线路防风偏安全系数造成不利影响，因此2TP-20-07PZ双跳线串安装方式是造成中线引流线风偏的主要因素。

1.2 架空地线风偏

复合架空地线（OPGW）光缆、全介质自承式（ADSS）光缆已成为电力系统独有的一种传输介质，在电网中的应用越来越广泛。它具有通信容量大、抗干扰、安全可靠、不占用线路走廊的特点以及良好的机械性能。但在实际运行中存在诸多问题。

1.2.1 光缆悬式线夹存在磨损现象

运行中发现多条线路直线塔OPGW光缆悬式线夹与ZM3159-2和ZM2177-2塔材相互摩擦，造成光缆金具预绞丝磨损严重，悬式线夹也有不同程度的磨损，分别见图 4、图 5所示。

现场对铁塔塔材、水泥杆、光缆金具及挂点金具尺寸进行测量，实测数据表明：塔材、光缆金具尺寸均符合设计要求，塔材均按设计图纸安装。进一步检查发现，挂于迎风侧的光缆挂点金具过短，且光缆悬式线夹与杆塔及塔材之间的距离普遍较小，当风力达到4~5级、发生风偏时，由于风偏角设计偏小，光缆悬式线夹紧贴杆塔，造成光缆悬式线夹磨损严重，影响电网安全运行。

经近似计算得出：安装在ZM2型直线铁塔上的OPGW光缆风偏角约为31.71°，安装在S型拔稍水泥杆的ADSS光缆风偏角约为15.73°。计算结果显示：普通架空地线设计的风偏角比OPGW、ADSS光缆风偏角大20~30°。充分说明，现运行的OP⁃ GW、ADSS光缆风偏角设计偏小，极易磨损，导致光缆脱落、通道中断等事故发生，远远不能满足安全运行的要求^[2]。

1.2.2 挂点金具磨损情况

220 kV杨西线12号塔小号侧光缆因受光缆夹具（螺丝松动）磨损，光缆挂点U型螺丝与直角挂环磨损变形，在现场垂直于线路走向风力的作用下，使光缆夹具与光缆发生反复的摩擦及碰撞，从而导致光缆外层股线断股。

220 kV乌杨线32号—50号OPGW光缆普遍存在外层预绞丝磨损或断股情况，其中48号、46号、45号、37号光缆外面两层预绞丝股线已磨断，强度大幅度降低，原因为光缆设备随风摆动时反复磨、碰光缆挂点两侧横担下表面所致（见图 6、图 7）。

设计单位没有充分考虑所在区域自然环境条件、现场风力、风向等因素对设备的影响，光缆风偏摇摆角设计不合理，导致220 kV线路地线挂点金具及OPGW光缆出现磨损或断股现象，存在断线风险。

挂点金具连接方式采用“点对点”连接，改变了挂点金具的应力方向，降低了挂点在风作用下的摇摆自由度，增大了金具之间的摩擦力，致使挂点金具磨损严重。

1.3 防振措施失效

防振锤广泛应用于输配电线路中，是用以减轻导线因风吹产生振动的线路用保护型金具。传统防振锤通过螺栓安装，易产生疲劳点和防振锤滑移现象，反而会对导线造成更大的损害，而预绞式防振锤良好地解决了这些问题^[3]。预绞式防振锤具有安装方便、安装成本低、安全可靠、施工效率高、验收方便可靠等优点^[4]。但在蒙东地区微风振动区长期风振作用下出现了大量防振锤脱落、导线磨损断股等现象，严重影响线路安全运行。

某220 kV线路采用LGJ-400/35型导线，导线防振锤为预绞式防振锤，导线悬垂线夹采用CGL-5型铝合金提包式节能线夹，耐张导线线夹采用NY-400/35液压式耐张线夹。运行中发现多基杆塔防振锤脱落，导线与防振锤连接部位均有不同程度的断股现象（见图 8—图 10）。

造成导线断股、防振锤断裂缺陷的原因有以下几点：

（1）线路与主导风向形成夹角，振动频率增加。

（2）预绞式防振锤制造工艺、质量不佳，在长期微风振动作用下，防振锤的线夹体与锤头连接处发生断裂，使大锤头侧向下倾斜，小锤头侧向上倾斜，导致小锤头与导线发生摩擦形成断股缺陷。

（3）导线长期振动，在导线振动能量作用下，预绞式防振锤接触导线部位握力降低，产生间隙、发生扭转、振动，摩擦导线，造成导线断股。

（4）因导线预绞式防振锤脱落，造成导线振动。

2 防范措施 2.1 防止220 kV线路干字形耐张塔导线引流线风偏

（1）改造30°以内转角耐张塔引流线，优先考虑加装跳线撑担。

（2）吊串绝缘子下方加装重锤，抑制引流线在风作用下摆动幅值增大。

（3）调整引流线长度，更换垂直排列线夹，保持引流线排列方式与主导线一致。

（4）开展线路引流线各类工况下风偏分析研究，开展引流线理论计算与实际放样对比分析，建立三维测控计算系统，为现场施工、验收提供技术支撑。

2.2 防止光缆悬式线夹磨损

（1）根据选用的光缆型号，进行风偏角核算，加长光缆挂点横担，一般情况OPGW光缆挂点横担加长50~80 mm，ADSS光缆挂点横担加长80~100 mm，风偏角即可达到60°左右，满足OPGW、ADSS光缆风偏要求^[2]。

（2）改造猫头铁塔ZM3159-2和ZM2177-2塔材，将猫头铁塔ZM3159-2和ZM2177-2塔材拆除后安装到塔身内侧。改造前光缆悬式线夹与ZM3159-2和ZM2177-2塔材之间一般仅有30~35 mm的距离，改造后光缆悬式线夹与塔身之间有100~120 mm的距离，风偏角即可达到60°左右，满足要求^[5]。

（3）建议设计单位在设计过程中充分考虑光缆风偏问题，根据所使用的光缆型号，进行杆塔头部载荷计算，根据计算结果确定是否需加大杆塔强度，以确保架空光缆安全稳定运行。

2.3 防止架空地线挂点金具磨损

（1）对已发生磨损（断股）的OPGW光缆进行更换，并由设计部门对地线挂点组合方式、所用金具及光缆驰度、防雷保护角进行重新设计校验。

（2）对出现磨损的挂点金具（UB挂板）进行更换，并采用耐磨型金具，对光缆及架空地线挂点铁磨损部位补强或更换。

（3）设计中考虑挂点金具采用“环对环”连接方式。

2.4 防风振措施

（1）充分收集地区有关风的详细资料，在风振严重区段增加防震锤数量，并选用高质量防震锤；路径选择时应尽量避让风振区，或改变线路走向尽可能减小与主导风向的夹角。

（2）将全线预绞式防振锤更换为FR-4型防振锤，并使用预交式护线条进行导线保护。

（3）加强线路监视、巡检力度，扩大巡视视角，观测微风振动情况，收集风振时现场风参数，测试风振幅值，研究风振规律。

（4）开展预绞式防振锤防振性能分析和应用效果评估工作，深入研究预绞式防振锤预绞丝节距与导线节距匹配程度对防振锤紧固度的影响。修订完善预绞式防振锤技术参数及适用范围^[6]。

3 结束语

深入研究不同地形、不同环境下风的形成机理和规律，在输电线路设计时全面收集资料，选择合理的线路路径，尽量减小线路与主导风向的夹角；采取合理的风偏角，严格控制导线引流线长度及与塔身空气间隙；采用正确组装方式，配置合适的金具，采取有效的防振措施，可以有效抑制或降低风对输电线路带来的危害。