0 引言

我国内蒙古东部地区海拔300~1700 m，地处蒙古高原边缘，属高寒地区。输电线路运行环境恶劣，冬季最低气温达到-49 ℃，年温差达80 ℃以上。春、夏季局部地区易形成大风冰雹等强对流天气，因此对该地区输电线路防风偏的设计及线路运行维护提出更高的要求。本文对蒙东地区多条220 kV输电线路导线风偏故障原因进行分析，并采取相应的预防及治理措施，以消除输电线路风偏隐患，确保大风等强对流天气下输电线路的安全可靠运行。

1 蒙东地区输电线路风偏故障情况 1.1 直线塔故障

2013-02-28T16：08，220 kV青某线L3相故障跳闸，重合闸动作，重合不成功，16：11强行试送电合闸成功。其RCS-931线路保护装置测距为24.9 km，CSC-103保护装置测距为25.13 km。经分析认为故障点在220 kV青某线56—65号杆塔之间。检查发现63号杆塔L3相导线下线夹及其对应的塔身均有明显放电痕迹，63号杆塔5级风时风偏角达到62°。

2017年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（以下简称呼伦贝尔分部）验收220 kV海北—拉布大林—根河基建工程时，发现220 kV北某1、2线的103号、114号等19基直线塔，20 kV明某1、2线332号等10基直线塔在大风条件下存在风偏隐患。图 1为北某114号杆塔5级风时风偏角情况。

1.2 分支塔引流线故障

2017-05-06T10：42，220 kV宝某线RCS-931线路保护装置距离二段、零序过流二段动作，故障相L1相，故障电流3420 A，故障测距19.5 km；CSC-101型线路保护装置零序二段动作，故障相L1相，故障测距19.13 km。故障时重合闸停用，13：20强行试送电合闸成功。巡视人员在220 kV宝某线（43+1）号杆塔L1相导线引流线及横担上均发现了麻点状放电痕迹，对40—45号杆塔区段内其他杆塔进行巡查均未发现异常，确定（43+1）号杆塔为本次故障设备。图 2为（43+1）号杆塔放电引流线。

1.3 耐张塔中线引线风偏故障

2017-07-23T14：24，220 kV阿某线发生L1相故障跳闸。巡视人员在220 kV阿某线231号耐张塔L1相（中相）跳线引流线、L1相大号侧耐张绝缘子串靠近杆塔的1片绝缘子钢帽上均发现了麻点状放电烧伤痕迹，215—235号杆塔区段内其他设备未发现异常，确定231号耐张塔为本次故障设备。图 3为231号杆塔中线引流线对地放电通道。

1.4 换位塔导线相间风偏故障

2017年呼伦贝尔分部验收220 kV海北—拉布大林—根河基建工程时，发现220 kV北某1、2线，明某1、2线共有5处双回路换位塔存在相间距不满足GB 545—2010《110~750 kV架空输电线路设计规范》要求的现象^[1]。明某1线304至305号杆塔89 m处相间距仅为2.7 m，小于GB 545—2010中规定的使用悬垂绝缘子串的杆塔，其相间距应达到5.5 m的要求^[1]，在大风时极易发生相间故障。

2 风偏故障原因分析 2.1 设计时未考虑杆塔位置的影响

发生风偏故障的直线杆塔多位于山区或丘陵地带。当出现强对流天气时，风向与线路垂直或其夹角大于45°时，就会导致导线或金具对杆塔空气间隙不足而发生放电。

2.1.1 63号杆塔风偏异常

220 kV青某线63号杆塔塔型为ZB242-39型直线塔，小号侧档距224 m，大号侧档距481 m，水平档距353 m，垂直档距274 m，采用单联悬垂FX⁃ BW-220/100型复合绝缘子串，在各种工况条件下设计允许摇摆角度为：雷电过电压22.12°，内过电压31.79°，大风54.13°。经计算，ZB242-39型直线塔采用单联悬垂FXBW-220/100型复合绝缘子串时，在水平档距为353 m时，垂直档距应≥265 m。发生风偏故障的63号杆塔位于突出的山梁上，形成了“狭管效应”，使风速迅速加大；同时，当风从铁塔侧面沿山坡上行时，还会产生一种沿山坡向上升的“紊流”效应，使导线产生一个向上的升力。虽然63号杆塔的设计垂直档距满足要求，但接近理论计算值，设计时未考虑外在条件的影响，在风速突增的情况下，导致风偏超标引发故障。

2.1.2 114号杆塔垂直档距不足

经分析，220 kV北某1、2线，明某1、2线（杆塔）存在的风偏隐患，均为部分直线杆塔垂直档距不足所致。其中114号杆塔位于沟底，而相邻的115号杆塔高跨杨树林，高度差造成114号杆塔垂直档距不足，形成了风偏隐患。

2.2 分支塔外角引流线设计不合理

分支塔是输电线路较少采用的特殊塔型，其外角引流线较长。根据《国家电网公司十八项电网重大反事故措施》 6.4.1.2条规定，500 kV及以上架空线路45°及以上转角塔外角侧跳线串宜使用双串绝缘子并加装重锤；15°以内的转角内外侧均应加装跳线绝缘子^[2]，220 kV线路参照此标准执行。发生引流线风偏故障的保某线43+1号杆塔为90°转角塔，电压等级220 kV。进行防风偏设计时，按照0°角设计加装了外角引流线作为跳线绝缘子，其分支塔外角引流线长度比常规引流线长约6 m，在风力作用下引流线发生较大偏移，形成风偏缺陷。

2.3 干字耐张塔中线引线设计不合理

220 kV阿某线231号杆塔设计风速为28 m/s，依据故障区气象资料显示，故障发生时该地区城区内瞬时极大风速可达11级（28.5~32.6 m/s）以上，野外瞬时极大风速可达12级（＞32 m/s）以上，故障杆塔所受风力超过了设计风速值（28 m/s）。经现场实测，220 kV阿某线231号杆塔L1相（中相）跳线引流线弧垂最低点距最近的接地体（水平绝缘子钢帽）2.96 m，距塔身3.5 m，满足设计规程带电部分与杆塔构件的最小间隙1.90 m的要求^[1]。而线路跳闸时，风速超过了设计标准，使得跳线引流线向水平绝缘子方向位移的距离过大，与最近的接地体安全距离小于0.55 m，造成空气间隙击穿，接地短路故障。

2.4 换位塔档距设计不合理

换位塔及其前后杆塔，由于导线空间位置发生变化，极易发生绝缘子串倾斜造成相间距变化。220 kV北某1、2线，明某1、2线采用同塔双回塔同时换位。1线换位塔导线采用倒三角排列，线间距合理，交叉点出现在距杆塔30 m处，线间距为3.8~ 4.5 m。2线换位塔采用正三角排列，交叉点出现在档距150~180 m处，水平排列约30 m，长相间距离仅为2.7~3.4 m，小于设计规范5.5 m的要求，大风天气时极易发生相间故障。

3 输电线路风偏预防及治理 3.1 直线塔防风偏

设计审查及验收阶段对新建线路直线塔的垂直水平档距进行验算，对存在隐患的杆塔按计算质量加装重锤。由于个别杆塔高差较大出现负的垂直荷载，对此可以变更设计塔型，将直线塔改为耐张塔。

对已投运的运行线路，应根据线路设计参数对各直线塔进行风偏验算，发现接近塔型设计极限值的杆塔，及时进行防风偏改造^[3]。如：220 kV明某1、2线317号杆塔水平档距324 m，垂直档距179 m，小于常规设计所需的242 m，对此需配置约80 kg的重锤来弥补其设计时垂直档距不足的缺陷。

3.2 分支塔型外角引流线防风偏

分支塔的塔型特殊，易发生塔头空气间隙不足放电。发生引流线风偏故障的保某线（43+1）号杆塔为90°转角塔，分支塔引流线设计时，应参照《国家电网公司十八项电网重大反事故措施》^[2]500 kV线路要求，按45°以上外角验算风偏加装双串配重锤，而不应按小于15°（实际按照0°）的要求仅加装单串绝缘子防风偏^[4-5]。

3.3 干字形耐张塔中线引流线防风偏

220 kV阿某线中线引流线虽然设计了角钢挑担，但是长度仅为3 m，质量约13 kg，较设计标准低。改造时，按照《国家电网公司输变电工程标准工艺》要求^[6]，采用4 m挑担，配置2个质量为45 kg的重锤来抑制引流串摆动角度，提高了输电线路小角度耐张塔引流线的抗风能力，见图 4。对于引流线未设计挑担，但塔头布置加长跳线串间距的杆塔，引流串需加挂重锤，防止施工时为避免引流串内倾严重，而加长引流线造成的风偏隐患。对于新建线路及强风区的输电线路单回路中线引流线，应按照《国家电网公司输变电工程标准工艺》采用“扁担式”硬引流线制作^[6]。

3.4 换位塔防风偏

对于双回路输电线路换位，为简化塔头结构，降低设计难度，设计阶段宜采用单回路塔换位。如果路径受限必须采用双回路塔换位，应减小档距并增加前后塔横担长度及换位档线间距，避免发生风偏故障。海北—拉布大林—根河工程采用的是双回路塔换位，且相间距不满足风偏运行要求。经多次现场研究，应用现有塔型，将双线排列方式调整为倒三角排列进行改造。同时将线间距小于4.5 m的Ⅰ型串改为抗风效果好的V型串，以限制导线风偏摆动幅度^[7]，调整后的导线交叉点位于杆塔30 m处。

4 结语

输电线路风偏故障与局部发生强对流天气，风速超过设计风速有关。但大部分风偏故障期间并未发生倒塔，证明通过提高杆塔的设计标准，可有效降低输电线路风偏故障。采用上述改造方法改造时，在加装重锤、挑担过程中可以采用带电作业结合停电检修进行，方法简单，成本较低，且提高了设备的安全系数，为设备安全稳定运行提供了保证。目前，该改造方法已在呼伦贝尔运维分部的运维线路中推广应用，效果良好。