导语：架空输电线路的防风工作

在设计架空线路时，一般都按当地最大风力做了验算，并采取了适当措施。但是自然界情况是复杂的，变化的。因此，气象情况仍然有可能超过设计条件，或由于设计时的考虑不周，日常的维护工作疏忽，而发生事故。由于风的影响，而引起线路故障，主要有两方面。

一方面如果风力超过了导、地线、绝缘子和金具及杆塔的机械强度，导地线断股或断线，绝缘子和金具损坏、杆塔会发生倾斜或歪倒而造成损坏事故。

另一方面由于风力过大，会使导线承受道大风压，因而产生摆动；又由于空气涡流作用，就可能使这种摆动成为不同期摆动(就是说各相导线不是同时往一个方向摆动)，因而引起导线之间互相碰撞，造成相间短路故障。因此，因大风把草席、铁皮、天线等杂物刮到导线上也会引起停电事故。

1、风的分类

风是由空气流动引起的一种自然现象，它是由太阳辐射热引起的。太阳光照射在地球表面上，使地表温度升高，地表的空气受热膨胀变轻而往上升。热空气上升后，低温的冷空气横向流入，上升的空气因逐渐冷却变重而降落，由于地表温度较高又会加热空气使之上升，这种空气的流动就产生了风。由于风速大小、方向、湿度、还有地域等的不同，会产生许多类型的风。如阵风、旋风、焚风、台风、龙卷风、飑线风、山谷风、海陆风、冰川风、季风、信风等。对输电线路造成危害的风主要有台风、飑线风、龙卷风、地方性风等。

1.1 台风

台风发源于热带海面，温度高，大量的海水被蒸发到了空中，形成一个低气压中心。随着气压的变化和地球自身的运动，流入的空气旋转起来，形成一个逆时针旋转的空气漩涡，即热带气旋。只要气温不下降，热带气旋就会越来越强大，最后形成台风。

1.2 飑线风

飑线风属于雷暴的一种。如果上升空气中的水蒸汽凝结产生了大规模降雨，则雨滴将对其通过的空气施加粘滞曳力，并引起很强的下沉气流。部分降水将在低层大气中蒸发，使那里的大气变冷而下沉。下沉的冷气流在地面上以壁急流（即急流撞击壁面形成的气流）形式扩散，从而形成飑线风。

1.3 龙卷风

地面上的水吸热变成水蒸气，上升到天空蒸汽层上层，由于蒸汽层下面温度高，下降过程中吸热，再度上升遇冷，再下降，如此反复气体分子逐渐缩小，最后集中在蒸汽层底层，在底层形成低温区，水蒸气向低温区集中，这就形成云。云团逐渐变大，云内部上下云团上下温差越来越小，水蒸气分子升降程度越来越大，云内部上下对流越来越激烈，云团下面上升的水蒸气直线上升，水蒸气分子在上升过程中受冷体积越缩越小，呈漏斗状。水蒸气分子体积不断缩小，云下气体分子不断补充空间便产生了大风，由于水蒸气受冷体积缩小时，周围补充空间的气体来时不均匀便形成龙卷风。

1.4 地方性风

地方性风是指因特殊地理位置、地形或地表性质等影响而产生的带有地方性特征的中、小尺度风系，常由地形的动力作用或地表热力作用引起。主要有海(湖)陆风、山谷风（坡风）、冰川风、焚风、布拉风和峡谷风等。造成危害的地方性风主要有山谷风、布拉风、峡谷风等。

2、输电线路风害类型

2.1 风偏跳闸

风偏跳闸是输电线路风害的最常见类型，主要是指导线在风的作用下发生偏摆后由于电气间隙距离不足导致放电跳闸。风偏跳闸的主要类型有：导线对杆塔构件放电、导地线线间放电和导线对周围物体放电等三种类型。其共同特点是导线或导线金具烧伤痕迹明显，绝缘子不被烧伤或仅导线侧1-2片绝缘子轻微烧伤；杆塔放电点多有明显电弧烧痕，放电路径清晰。

2.2 绝缘子和金具损坏

绝缘子和金具在微风振动和大风的作用下会发生金具磨损和断裂、绝缘子掉（断）串、绝缘子伞裙破损等故障。

2.3 导、地线断股和断线

导、地线断股或断线是风灾事故的一种表现。断股是指导、地线局部绞合的单元结构（一般为铝股）发生破坏。由于钢芯一般仍然完好，因此断股被发现之前导、地线可能仍然处于正常运行状态。断线则是导、地线的钢芯和导体铝股完全被破坏。断股或断线可由微风振动或大风引起。

当风速为为每秒0.5～4米时(相当于1～3级风)，容易引起导线或地线振动而发生断股甚至断线。中等风速(每秒5～20米，相当于4～8级风)，导线有时会发生跳跃现象，易引起碰线故障。大风时各导线摆动不一，就会发生碰线事故或线间放电闪络故障。

导地线在微风振动和大风作用下摆动会造成疲劳损伤，发生断股和断线故障。当断股达到一定数目时会对线路安全运行造成影响，断线时则会造成停运，严重影响电网安全。

2.4 杆塔损坏

由于自然灾害的影响，倒塔是风灾事故最严重的后果，会造成输电线路长时间故障停运，且需要消耗大量的人力和物力进行恢复。

3、输电线路风害原因

3.1 风偏跳闸

风偏跳闸的本质原因是在外界各种不利的条件下，导线-杆塔空气间隙电气强度不足以承受系统运行电压所致。风偏跳闸的主要原因为：

1）设计对恶劣气象条件的估计不足。

2）局地强风是导致线路放电的直接原因。

3）暴雨导致空气间隙的击穿电压降低。

3.2 绝缘子和金具损坏

（1）绝缘子损坏

复合绝缘子在频繁的横线路大风是造成绝缘子伞裙疲劳破损。V形绝缘子在大风作用下，迎风一相导线的背风侧复合绝缘子受挤压，引起R销变形、球头受损，导致复合绝缘子下端球头与碗头挂板脱开，形成掉串故障。

（2）金具损坏

长期微风振动会造成金具疲劳损伤、甚至断裂。在风频率及风速较高的区域，气流横线路作用时，悬垂串横向长时间摆动，造成金具频繁磨损。

3.3 导地线断股和断线

（1）微风振动造成断股和断线

在风的作用下,导线时刻处于振动状态，根据频率和振幅的不同,导线的振动大致可分为三种：高频微幅的微风振动、中频中幅的次档距振动和低频大振幅的舞动。三种振动中，导线微风振动发生最为频繁，同时也是造成输电线路损伤的主要原因。

（2）大风摆动造成断股和断线

导线应力分布不均，在受到顺线路大风的作用下整体摆动，长期疲劳断股。另外，局部的瞬时大风也会使导地线局部机械特性发生突变，导致局部应力过大发生断线。一般情况下档距分布不均匀容易产生断线事故。

3.4 杆塔损坏

风力过大即最大风速超过了杆塔设计的抗风标准是造成杆塔倒塌的主要原因。其表现可分为杆塔强度不够引发的折杆现象以及塔基薄弱引发整体倾倒现象。其中对于塔基薄弱的杆塔，抗倾覆能力不满足特大风力时，将会出现不同程度的上拔现象，是造成铁塔倾倒的重要原因之一。此外，由于输电塔和导地线是一个耦联的系统，输电线受风的作用产生严重的振动，将会在导线内产生很大的动张力。动张力将对输电杆塔产生强大的拖曳作用，拖曳作用的大小与档距有直接关系。对于两边档距都比较大的输电塔而言，其所受的拖曳作用就更大，从而导致输电杆塔的破坏更严重。

4、输电线路防风措施

4.1 风偏跳闸

在线路设计阶段应高度重视微地形气象资料的收集和区域的划分，尽量避开调查确定的历年台风破坏严重地段；避开洼地、陡坡、悬崖峭壁、滑坡、崩塌区、冲刷地带、泥石流等影响线路安全运行的不良地质地区； 选择山坡的背风面，充分利用地形障碍物和防护林等的避风效应，避开相对高耸、突出地貌或山区风道、垭口、抬升气流的迎风坡等微地形区域。无法避开的根据实际的微地形环境条件合理提高局部风偏设计标准。严格执行防风设计标准及防风技术反措。

导线对杆塔放电对悬垂塔可采取悬垂串加挂重锤、单串改双串或V串、加装导线防风拉线、加装支柱式防风偏绝缘子、加装斜拉式防风偏绝缘拉索及外延横担侧拉导线等防治措施。对耐张塔可加装跳线重锤、跳线串单串改双串、采用“三线分拉式”绝缘子串、 耐张塔引流线加装防风小“T ”接及加装固定式垂直防风偏绝缘子等防治措施。导地线间放电可以采取减小档距、加装相间间隔棒、调整线路弧垂、改造塔头间隙等防治措施。导线对周围物体放电应校核导线或跳线的风偏角和对周围物体的间隙距离，不满足校验条件的应对周围物体（树木等）进行清理，保证导线与周围物体的安全距离。

4.2 绝缘子和金具损坏

设计单位严格按照防风、防振设计标准和相关反措选择导线，对于风振严重区域应结合运行经验，采取相应的措施。位于崖口、峡谷等微地形、微气象区域的悬垂串应适当提高金具和绝缘子的机械强度。 悬垂串的导、地线悬挂点应采用预绞式护线条的保护方式，不应使用铝包带。 

对V串复合绝缘子可加装碗头防脱抱箍，防止复合绝缘子下端球头与碗头挂板脱开，防止掉串事故。对于新建线路中相V串复合绝缘子采用“环-环”连接方式，可有效避免绝缘子掉串问题。处于大风区段的输电线路直线塔中相复合绝缘子采取 “V+I串”设计，边相采取了加装防风闪三角架措施。

对金具可采取改变金具结构，磨损的间隔棒更换为阻尼式加厚型间隔棒，对磨损的耐张塔引流线进行了更换，并加装小引流处理，安装导线耐磨护套（内层为绝缘材质，外层包裹碳纤维外壳的导线耐磨护套），对断裂的金具进行校核，对于强度不够的单串金具，更换为双串金具，增大金具强度。

4.3 导地线断股和断线

设计单位严格按照防风、防振设计标准和相关反措选择导线，对于风振严重区域应结合运行经验，采取相应的措施。沿海强风区域经导线选型专题研究后可选用型线或低风阻导线。

对付微风振动引起的断股断线事故应安装合适的金具进行治理，例如防振锤、护线条、阻尼线、预绞式金具等，也可以采取降低导、地线的平均运行张力减少振动带来的危害。

4.4 杆塔损坏

设计单位严格执行防风设计标准及防风技术反措。

可以对杆塔进行整体加固、采用高强度建筑结构胶粘接钢材补强、加装杆塔防风拉线、更换杆塔等措施。沿海强风区域，对新建多回路线路，宜选择导线水平排列、三角形排列或组合排列等方式的杆塔型式，降低杆塔高度。

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