某高压送电线路风灾事故原因分析

某高压送电线路风灾事故原因分析

蒋伟

江西省送变电建设公司

摘要：受大自然风灾害影响，造成某高压送电线路7基铁塔倒塌、1基铁塔严重受损的事故。本文从杆塔的分布和利用以及微地形微气象特点等方面分析了事故原因，认为本次事故主要是由稀遇大风引起，稀遇大风在微地形微气候段风速进一步增大，造成了铁塔的倾倒。此外，耐张段长度过长加剧了灾害。在事故分析的基础上，提出了线路修复的措施以及预防此类灾害的建议。

关键词：送电线路；风灾；微地形；微气象

送电杆塔作为电网送电线路的重要组成部分，为导地线提供支撑作用并保证足够的安全距离。一旦送电线路出现倒塔断线，便会造成大面积停电事故，不仅给电力企业造成重大损失，而且直接影响生产建设和人民的生活秩序。近年来，极端天气现象愈加频繁，特别是大风和覆冰灾害给送电线路的安全运行造成了极大的危害。针对大风灾害引发的某送电线路的倒塔事故，本文从多个方面分析了事故原因，并提出了应对此类灾害的措施和建议。

1概述

2015年8月，沿海地区出现强对流飓风天气，普降暴雨，造成某送电线路发生倒塔跳闸事故，其中7基铁塔倾倒，1基铁塔扭转。次发生事故的送电线路于1999年投运，线路全长约130km，共295基杆塔，导线采用2×LGJ—300/40双分裂钢芯铝绞线。线路气象条件按沿海Ⅲ级气象区设计，其中设计风速的标准为15m高15年一遇10min平均最大风速，取值为30m/s，折算到10m高度为28.1m/s。根据现场勘查，本次大风灾害造成330kV线路35#塔～40#塔、46#塔共7基直线铁塔倒塌，41#塔扭转，导线多处断股和断线。杆塔的倾倒方向较为一致，均为东偏南；位于上述330kV线路西侧约600m平行走线的110kV线路在本次大风灾害中倒塔2基，多处断线断股，其倾倒方向也为东偏南。此外，事故段南北走向的10kV配网线路几乎全部倒杆断线，附近许多直径40、50cm的杨树被连根拔起，倾倒方向大多为东偏南。

2杆塔情况分析

2.1铁塔材质分析

事故发生后，针对现场倒塌的铁塔逐基进行主材取样，分别进行了常温拉伸性能试验、冲击试验和化学成分分析。经检验，送检的材质均符合相关的规程规范标准，为合格产品，因此排除了铁塔因材质而存在的隐患问题。

2.2受损铁塔分布

根据事故统计结果，本次事故中35#塔～40#塔、46#塔共7基直线铁塔倒塌，41#塔扭转，受损的铁塔均为直线塔，耐张塔无一受损。事故中的33#～43#这一个耐张段损失最为严重的，该段长度为4661m，共分布9基直线塔，其中连续6基铁塔发生串倒，另1基扭转；而相邻的耐张段（43#～45#）长度为533m，共分布3基铁塔，该耐张段同样处于风暴中心，但铁塔和导线均未受损。显然，A段的长度过长，直线塔过多的连续分布加剧了本次事故灾害程度。因此，建议在线路修复时将38#塔更换为耐张塔，缩短A段的耐张段长度。

2.3线路档距利用情况

实际线路中各基铁塔档距使用率不尽相同，在荷载相同时，实际档距（特别是水平档距）使用率高、呼高较高的铁塔抵抗超载能力相对较小，会首先发生超载倒塌。本次事故中37#和38#的水平档距利用率均在90%以上，同时37#和38#的呼高达到34m，受极端荷载的影响，这两基铁塔更易发生超载倒塌，这两基铁塔处于本次事故的中心也正好印证了这一点。在这两基铁塔倒塌过程中，由于导地线的牵扯，将会对相同耐张段的邻档铁塔造成不平衡张力或冲击荷载，而此时这些铁塔受大风作用也处于超载的临界状态，突然增加的附加荷载会造成倒塌连锁反应，发生铁塔串倒情况，最终造成了A段受损最为严重的情况。此外，46#号铁塔的水平档距利用率达到93.7%，受极端风荷载的影响，在本次事故中也造成了倒塔事故。

3自然突发性气候及恶劣气象引起的倒塔

该地区地处平原，临江靠海，是季风气候，据相关资料介绍，飓风或龙卷风在沿海并不少见，平均每年会有二十多次的风灾事件，该地区为飓风或龙卷风灾害的高风险区和高易损区。通过到省气象局了解获悉，该地区每年夏季7～9月，由于强烈的冷暖激烈的对流，在空旷平坦地区（如农田、湖泊、江海）极易形成飓风或龙卷风，且强风的形成演变很复杂。飓风与普通的近地风不同，前者呈现出中间大、两头小的葫芦状分布。飓风风速沿高度分布；龙卷风是一种向中心方向运动的气流，在其所造成的破坏现象中可以看到非常明显的中心旋转的迹象。龙卷风产生的涡流旋转力也是巨大的，所经地段破坏极大，依目前研究水平和技术手段无法做详尽的解释和预警播报，只能凭借事后现场破坏等级和痕迹诊断判断。飓风和龙卷风在铁塔40～60m处风速最大、破坏力最强，据资料介绍，一般飓风或龙卷风的最大瞬时风速超过50m/s，风速极易超过线路设计标准，电线铁塔一旦正面遭受飓风和龙卷风侵袭，风灾倒塔事故在所难免。

4微地形微气象分析

微气象是指由于下垫面的某些特征所引起的近地面大气层中小范围气候特点，这种小范围的气候特点一般表现在个别气象的数值上，有时表现在个别天气现象（如风、雾、霜、雨凇等）上。微地形是相对大地形而言，它是大地形中的一个局部的狭小的范围。在一个具体的山地，通常由于局地形而使各气象因子在小范围内产生综合巨变，使得该地点某些气候因子特别增强，故微地形与微气象密切相关，不可分割。这种微地形特征使气象因素发生了骤变，它在电线覆冰及大风形成上反映十分明显。微地形多种多样，但从对大风的影响来看，应是那些有利于大风生成、发展和加重的局部地段，如垭口、谷口、山顶等。

5防治措施

（1）对微型地区、微气象区特征明显、飓风频发地带，线路设计应考虑到最不利的气象条件组合。在选择线路走径时，尽可能避免横穿封口、江河湖面；提高强风地带绝缘配置的和机械强度；对局部微气象、微地形地区提高风速设计、杆塔、金具、绝缘子等设计安全系数。

（2）对强风地带，新建线路的直线塔的三相导线可采用v型悬挂或三相加挂双串并加重锤；对450及以上转角较大的无跳线串的耐张塔外角采用双跳线串，对450以下外角跳线采用单串绝缘子串，对150及以下转角塔的内角跳线采用单串绝缘子串，必要时可加挂重锤。

（3）在原为瓷瓶串设计的结构上更换为复合绝缘子悬垂串时，必须作空气间隙核对，对容易发生风偏故障的地段，不宜采用复合绝缘子，若使用必须加装重锤，且增加片数。

（4）加强对已建送电线路的维护并进行加固和技术改造。加固微气象、微地形地区和飓风频发地带杆塔尤其是终端塔、转角塔的基础；检查杆塔基础是否下沉、外露，埋深是否足够；检查杆塔本体是否受到破坏、薄弱部位塔材是否变形，保证杆塔的整体完整性、安全性。该地区由于运行时间较长的线路在当时设计时甚少考虑微地形微气候影响，建议对在役的输电线路进行微地形微气候筛查，及时进行加固和改造，提高送电线路抵御气象灾害的能力。同时，线路在经过微地形地段时，应适当缩短耐张段长度，加强杆塔设计，适当降低杆塔利用率。

6结语

因自然恶劣气象固有的突发性和不确定性，强怪风和龙卷风出现的频率不断增加，送电线路一旦遭受其正面侵袭，风灾倒塔无法避免。面对新问题、新考验，积极主动加大对输电线路风灾倒塔技术的研究，通过科技攻关，不断探索与创新，结合该地区受微地形微气候的影响比较大，建议在送电线路的规划和设计中加强微地形微气象的研究。另外，不断提高设计、建造、运行的技术应用水平，在一定范围内有效抵御风灾倒塔的发生，尽力降低风灾倒塔带来的损失，为构建安全可靠和谐的供用电环境提供保障。

参考文献：

[1]王守礼，李家垣．微地形微气象对送电线路的影响[M]．北京：中国电力出版社，1999．

[2]欧阳克俭，等．220kV送电线路拉门塔倒塌事故分析[J]．湖南电力，2013，33（3）．

[3]张勇．送电线路风灾防御的现状与对策[J]．华东电力，2006，34（3）．

[4]王璋奇，陈海波，周邢银．垭口型微地形对输电线路风荷载影响的分析[J]．华北电力大学学报，2008，35（4）．