沿海主網電力線路防臺措施探析范文

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摘要：風災是沿海地區架空輸電線路的主要災害，由臺風、颮線風等強風暴引起電網線路桿塔倒塔、導線斷線、跳閘、短路等情況造成電網停電，不僅給社會造成重大的經濟損失，也嚴重影響受災區域人民生活。本文將通過對“莫蘭蒂”臺風中廈門電網倒塔事故進行分析，進而探討可采用的防臺措施。

關鍵詞：電力線路；防臺

根據郭偉[1]等人研究，臺風造成的電網事故占到所有風災事故的52.5%，是構成我省電網風災的主要原因。

1臺風對福建電網的影響

2016年第14號臺風“莫蘭蒂”造成廈門電網造成了毀滅性重創，造成廈門6座220千伏變電站、21條220千伏線路、45座110千伏變電站、52條110千伏線路、713條10千伏線路停運，500kV架空輸電線路桿塔倒塔5基，塔頭或地線架破壞2基，共停電用戶55.22萬戶。

2實例分析臺風造成的損害

2.1500kV電網受災情況調查

“莫蘭蒂”臺風造成：廈滄Ⅰ路：#25塔，塔腿隔面以上塔身整體失穩破壞，順線路方向倒塔，導線、地線、光纜破斷；#19、#20、#21塔三相掉串，導線破斷、損壞，地線松股；廈滄Ⅱ路：#26塔，塔腿向上第三個節間以上塔身整體失穩破壞，導線、地線破斷；廈滄Ⅱ路#18、#19、#20塔三相掉串，導線破斷、損壞，地線松股；漳泉Ⅰ路：#130塔，基礎保護帽以上塔身整體失穩破壞，塔腿與基礎連接部位角鋼完全壓彎，塔頭位置順線路方向倒塔，導線、地線、光纜破斷；漳泉Ⅱ路：#125塔地線支架變形；#126塔，塔頭瓶口位置以上破壞，塔頭位置順線路方向倒塔，，導線、地線破斷；#127塔，基礎保護帽以上塔身整體失穩破壞，塔腿與基礎連接部位角鋼完全壓彎，導線、地線破斷。以上鐵塔基礎與地腳螺栓未損壞。

2.2事故分析

從廈滄Ⅰ路#25、廈滄Ⅱ路#26、漳泉Ⅰ路#130和漳泉Ⅱ路#127倒塔的原因分析，倒塔主要由于大檔距、大高差及微地形、微氣象引起的。由于該四基鐵塔大小號檔距懸殊大、塔位高程高出相鄰塔位高程100m～200m，且該4個塔位位于山谷一側的山脊上，受“莫蘭蒂”臺風向坡風及谷風影響，導線上揚鐵塔單邊受力向背風面側傾倒。從導線掉串斷線分析，發生掉串的塔存在塔位高差大、個別塔檔距相差懸殊；另外，掉串鐵塔出現在莫蘭蒂臺風中心路徑，絕緣子串受到導線與絕緣子串的風荷載超過絕緣子串荷載，發生掉串。從漳泉Ⅰ路#128、漳泉Ⅱ路#125兩塔地線架彎曲分析，存在塔位高差大（本塔位低）、檔距大且相差懸殊。

3防臺采用的措施及效用

為使已運行的電網有更強的抗臺能力，需對原線路的鐵塔進行加強。考慮到原線路附近的受制約因素較多，一般是基于原線路走廊進行加強設計以抗臺。根據現有的科技手段，一般采用原鐵塔構件加強或換塔加強改造方式。

3.1塔材更換

福建沿海主網線路直線塔多采用Q235B，Q345B材質的鋼材，為達到防臺的要求，可考慮將塔材更換為Q420。但更換塔材，主要涉及的構件是塔窗曲臂主材、塔身主材，存在以下問題：現場必須先放導地線再拆除鐵塔才能完成主材更替，這種情況下施工工期長、停電時間長。

3.2加固方式適用性分析

3.2.1拉線加固拉線加固方式，有操作簡單，造價低的優點，常用于10kV水泥桿及以下低電壓等級、低呼高的鐵塔中。運用在35kV及以上線路鐵塔中，存在以下問題：①拉線只能承受拉力作用，不能承受壓力。由于鐵塔承受的風向是隨機變化的，在不斷變化的風力和風向作用下，鐵塔拉線無法起到有效的防護作用。②設置拉線需要有一定的對地角度，需要較大的場地。對于220kV與500kV的鐵塔，呼高較高，構件受力較大，需要更大的水平距離。在地形較陡處，受安全距離、地形及構筑物的限制，無法滿足打拉線的要求。③拉線在拉伸和松弛間變化，連接金屬易在應力集中部位產生疲勞裂紋并不斷擴展直至斷裂。

3.2.2“貼”角鋼加固[2]目前，國內外針對輸電鐵塔“貼”角鋼補強加固方法理論主要有以下兩種。①方法一：采用背靠背形式在原桿件上附加一根相同規格的桿件，形成T型截面的加固法。②方法二：采用附加一根相同規格的副主材，主材與副主材通過一字形板連接的加固法。針對已有的輸變電鐵塔在超條件下不能安全工作的情況下，以上兩種方法均可不同程度的增加桿件的受力面積，通過對鐵塔結構的加固，提高鐵塔構件的承載力。同時，這兩種方法也存在如下缺點：①目前，關于鐵塔主材的加固研究無論在理論上還是試驗方面都還不完善，在我國的標準中沒有可靠的理論依據。②由于加固形成的雙肢角鋼，整體性不強、抗扭剛度較弱，存在受力不均勻的問題。③需在施工現場對原有主材進行大量的鉆孔，很大程度上削弱了原主材的承載能力。④新增補強角鋼占用較大空間，尤其在節點復雜、桿件密集的結構部位，現場施工的精度無法保證安裝的要求。

3.3已建線路防臺改造措施

對于已建線路的改造可參照《國網福建電力關于印發福建沿海500kV線路防臺差異化改造技術到則（試行）的通知》[3]中的要求，具體實施方案如下：①針對直線塔實際水平檔距已達到設計水平檔距90%及以上的，在地形條件允許的情況下，可在原線路檔中加塔以減少直線塔的水平檔距；對于地形條件不允許的，可拆除舊塔，更換成設計條件更高的塔型。②對于建設在微地形、微氣象[4]的鐵塔，利用原走廊，采用設計條件更高的塔型(如將設計基本風速提高10%)更換舊塔進行改造。③對于受強風影響多次跳閘的塔位：若是耐張塔跳線串、直線塔懸垂串受強風作用，引發跳閘的，在塔上增加絕緣拉鎖固定串的方式；檔中導線不同步風擺造成跳閘的，可采用相中間隔棒[5]或者在檔中新立鐵塔以減少檔距的方式進行改造。④對于耐張段內直線塔數量超過6基（不含6基）的，采用增加耐張塔或直改耐的方式進行防串倒加強。⑤對于塔位高差大于100m、檔距大于800m且大高差大檔距在同一側的高山塔位進行改造：一是原線路檔中新增鐵塔以減少高差與檔距；二是原線路檔中無地形時，采用設計條件更高鐵塔更換舊塔。對于舊線路按上述方案改造時，由于改造的新塔位于原線路下方，施工時需將原線路導、地線放松后方可施工，將造成改造線路施工工期長，停電時間久的問題。且由于原線路下方存在交叉跨越物時，需封網施工（若交跨物為電力線，將造成被跨越的電力線停電，涉及電網停電，轉負荷等事項）等諸多衍生問題。

3.4新建線路防臺措施

對于沿海新建線路在設計之初就需要考慮防臺的措施，在線路選線與立塔時應避開微地形、微氣象區域。對于需在微地形、微氣象區域立塔的，越嶺選線時，在埡口段應把鐵塔選擇在山體寬厚、標高較高和利于展線的地段[6]。同時，結合《國網福建電力關于印發福建沿海500kV線路防臺差異化改造技術到則（試行）的通知》，在臺風影響嚴重區域直線塔的水平檔距應小于設計條件的90%；耐張段中直線塔數量少于6基以防串倒；檔距小于800m，高差小于100m；高差、檔距較大的直線塔需采用雙聯串設計，耐張塔跳線串加裝重錘片以減少受風跳閘率。另外,對于建設在微地形、微氣象區域的鐵塔可比普通段線路的基本設計風速提高10%，實行差異化設計以實現防臺效果。

4結論

本文以“莫蘭蒂”臺風中受災的廈門500kV電網為例，從受災情況分析了發生事故的主因以及造成的損害，并提出幾種防臺的措施。防臺需從實際出發，綜合考慮工程情況與外部因素，采用多種方案配合以達到最優的防臺效果。

參考文獻

[1]郭偉.福建電網風災事故時空變化特征分析[A].中國氣象學會.第32屆中國氣象學會年會S14第五屆氣象服務發展論壇———氣象服務與信息化[C].中國氣象學會:中國氣象學會,2015:6.

[2]周文濤,韓軍科,楊靖波,黃林存,楊風利,劉煥成.輸電鐵塔主材加固方法試驗[J].電網與清潔能源,2009,25(07):25-29.

[3]國網福建電力關于印發福建沿海500kV線路防臺差異化改造技術到則（試行）的通知.

[4]朱偉強,方德火.微地形對輸電線路影響的探討[J].電力勘測設計,2005(5):43-45,71.

[5]趙付湘.對架空輸電線路在微地形微氣象點風速影響的控制[A].中國電力企業聯合會科技開發服務中心.第四屆全國架空輸電線路技術交流研討會論文集[C].中國電力企業聯合會科技開發服務中心:中國電力企業聯合會科技開發服務中心,2013:6.

[6]張弘翊,李才華.微地形微氣象區輸電線路選線[J].電力勘測設計,2015(S1):160-163.

作者：黃嵩 單位：福建永福電力設計股份有限公司