输电线路碧罗雪山段覆冰故障分析及预控措施

摘要：怒江州“怒电外送”输电线路一般都要穿越海拔4000m碧罗雪山，具有高海拔、大高差、气候恶劣、微气候复杂等特点。自2007年11月开始，我公司已经运维2条穿越雪山的220kV输电线路，共发生28次在碧罗雪山段覆冰等恶劣气候引起的线路故障，通过逐年进行线路改造，线路故障率明显下降。本文就输电线路碧罗雪山段各类线路故障进行原因分析，对高海拔特殊地段输电线路，从设计、运行维护等角度，提出探讨性的防范措施。

关键词：碧罗雪山段输电线路；覆冰故障；原因分析；防范措施

一、引言

220kV兰福线和220kV福剑线是为满足怒江州沿江三县富裕电力送出而建设的输电通道。线路穿越海拔4000m碧罗雪山，具有高海拔、大高差、气候恶劣、微气候复杂等特点。由于220kV兰福线是云南省内第一条穿越高海拔雪山的输电线路，无论设计、运行单位都较缺乏相关经验。投运至今，雪山段由于气候原因造成线路多次被迫停运。220kV福剑线投运后也发生了多次雪山段故障跳闸。为保证线路安全运行，根据跳闸情况，设计、施工、运行等多家单位经过分析研究后，提出改进措施，并多次对线路进行了加固及改造，每次改造后效果都较为明显，未发生类似问题，线路故障率明显下降。因此对输电线路雪山段覆冰故障原因及改进方法进行分析是很有必要的。

二、线路概况

220kV兰福线线路全长111.237km，路径地形以高山、一般山地、雪山為主，其中雪山段为85-139塔，约22km；220kV福剑线全长146.79km，其中雪山段为86-135塔，约25km，两条线路水平相距约15km。雪山段两侧分别跨越澜沧江和怒江，中间翻越碧落雪山，属于无人居住区，海拔在3000-4300m之间。雪山段设计采用云南Ⅳ级气象区，覆冰C=30mm，风速V=30m/s。220kV兰福线和220kV福剑线雪山段运维条件较差，一旦设备发生故障，无论故障巡视、应急抢修都是十分困难的，因此需通过采取各种预防控制措施，减少线路覆冰故障。

输电线路穿越碧罗雪山段示意图

三、故障原因分析

220kV兰福线和220kV福剑线雪山段最高海拔约4200m，地形复杂，处于怒江大峡谷和澜沧江之间，线路覆冰严重，线路最大覆冰直径达200mm（见图1），气候复杂、变换频繁，大风气候及导地线频繁覆冰和脱冰等是线路事故跳闸的直接原因，造成线路故障的原因具体如下：

（一）220kV兰福线故障分析：

1.导线对塔身放电，造成单相接地故障：①故障情况：雪山段多基耐张塔中相引流线对塔身放电。②主要原因分析：部分耐张塔因与两侧塔之间高差较大，塔型为羊角塔，中线采用跳线管绕跳方式，由于耐张绝缘子串倾角过大，导线与塔身或地线间隙较小，最小电气间隙虽然满足规程要求，但大风情况下或脱冰舞动时引流线摆动容易对塔身或地线放电。（见图2）

2.导、地线光缆金具受损，造成单相接地故障：①故障情况：部分直线塔地线线夹断裂，地线落在横担上。（见图5）②主要原因分析：雪山段大风持续，监控最大风速达到26m/s，并且气候多变，夜间导地线覆冰，白天脱冰，造成线路频繁脱覆冰，部分金具断裂（见图3）。

3.铁塔受损，造成接地故障：①故障情况：耐张塔跳线支架折断，跳线管落在横担上。②主要原因分析： 由于线路覆冰、脱冰频繁，部分塔材疲劳受损，最终导致断裂。（见图4）

4.导地线光缆覆冰后脱冰不一致，档内导线对地线光缆放电，造成瞬时性故障。①故障情况：120～121档内，导线对光缆放电（见图6），其它部分档距大于300米，也存在类似问题。②主要原因分析：线路覆冰、脱冰频繁，导地线舞动频繁，且导地线脱冰不一致（见图7），当导线脱冰后，而地线未脱冰，覆冰地线与脱冰导线间距较小，受大风影响，最终导致线路放电。

（二）220kV福剑线故障分析：

1.雪山段水平排列导线，在大档距档内发生相间短路故障。①故障情况：多档内，水平排列的三相导线，两边相与中相放电，造成相间短路。②主要原因分析：部分档距超过700米，Ⅳ级重冰区段，三相导线水平排列，导线安装应力放松，弧垂较大，由于极端超设计气候，导线在覆冰及大风的作用下摆动不一致，造成相间短路后引起线路故障跳闸。

综上分析：输电线路在碧罗雪山段故障主要原因为：覆冰、大风、微气候造成部分电气部件疲劳受损，反映出线路存在不均匀覆冰和不同期脱冰现象。

图1：220kV兰福线覆冰现象 图2：改造前引流线

图3： 220kV兰福线金具磨损严重 图4：123塔跳线支架折断

图5：地线耐张线夹断裂 图6：经纬仪观测档中心导线对光缆放电点

图7：在线监控导地线脱冰不一致 图8：改造后引流线

四、针对各类覆冰故障原因采取的措施和效果

自2008年初，雪山段线路多次发生跳闸后，在云南电网公司高度重视下，线路资产单位积极组织协调，设计、监理、施工、运行单位多次召开分析讨论会，针对各类故障和设备隐患对线路进行改造，每次改造后效果十分理想，未再出现同类型故障，具体措施及效果如下：

（一）雪山段多基耐张塔中相引流线对塔身放电。采取的措施：通过调整耐张塔引流线的方式，增大电气间隙，并采取相应措施，防止耐张塔引流串在大风工况下大幅摆动（见图8）。

（二）金具受损情况。采取的措施：对地线金具损坏严重的塔可采用预绞丝金具及双挂点金具，部分金具改为加强型金具。

（三）铁塔受损，造成接地故障。采取的措施：将部分直线塔改为耐张转角塔，档距大且地形允许的情况增加耐张塔，将部分特殊地段羊角型耐张塔更换为杯型耐张塔。

（四）导地线光缆覆冰后脱冰不一致情况。采取的措施：由于碧罗雪山几乎无落雷。雪山顶线路将光缆敷设入地，地线取消。

（五）雪山段水平排列导线，在大档距档内发生相间短路故障。采取的措施：在雪山顶地段档距超过400m的档内，安装相间间隔棒。

（六）导、地线金具长期运行磨损严重。采取的措施：对金具磨损严重的杆塔进行了金具联结方式改造，并适当增加金具强度，每年冬季前对雪山段金具进行一次检查，对磨损严重的金具及时进行更换。

五、总结覆冰故障防范措施

总结220kV兰福线、220kV福剑线覆冰受损情况及多次改造经验，特提出输电线路在覆冰、大风、微气候、高海拔地区预防覆冰事故的措施，主要由 “改”、“防”兩方面着手，具体如下：

（一） 高海拔地区由于雷击概率较小，线路部分特殊地段可以采用“消极”防覆冰法，即拆除覆冰区地线，将光缆入地敷设；

（二） 在高海拔气候极端恶劣地区，线路电气间隙除严格满足相关设计标准外，应当适当增大电气间隙，铁塔选用塔头塔窗结构较大的杯型塔，耐张塔跳线尽量不要采用跳线管绕跳方式；

（三） 金具尽量使用加强型，直线塔金具采用用双挂点金具及预绞丝金具，导线绝缘子串可以采用V型串；

（四） 高海拔、微气象区段，杆塔档距尽量不宜大于300m，超过300m 档内应安装导线相间间隔棒；

（五） 安装覆冰在线监测系统，适时掌握覆冰情况，必要时可以提前停运设备，避免电网事故的发生；

（六） 高海拔、微气候区段输电线路必须在冬季覆冰前和夏季覆冰后进行登塔巡视，对电气部分进行详细检查，特别是导线引流线螺栓紧固情况，及时发现并处理存在的隐患。

六、结束语

设计阶段对线路路径地区的气象和勘察等数据进行充分采集和论证，提高设计标准；施工阶段严格按设计图纸进行施工；运行单位多采取预防控制措施，提前控制运行风险；严格按照输电线路特殊区段维护相关规程来运行维护。做到以上几点，对于提高覆冰输电线路供电可靠性，减少冰灾损失和避免覆冰事故具有重要意义。

参考文献：

[1]GB26859-2011，电力安全工作规程电力线路部分

[2]DL/T5092 110～500kV架空送电线路设计技术规程

[3]220kV兰福线设计总说明

作者简介：

杨建兴 大学学历，工程师，1994年至今在云南省送变电工程公司从事输电线路施工运检工作。