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　　1. 隱患排查

　　(1)根據(jù)電網(wǎng)風(fēng)區(qū)分布圖，結(jié)合線路設(shè)計氣象條件，排查出線路風(fēng)害嚴(yán)重區(qū)段。

　　(2)收集線路技術(shù)參數(shù)(如下表)，對絕緣子和金具強(qiáng)度進(jìn)行核算。排查校核結(jié)果不滿足要求的絕緣子和金具。

表 絕緣子機(jī)械電氣特性

表 絕緣子和金具機(jī)械強(qiáng)度的最低安全系數(shù)

　　(3)排查絕緣子串型等是否滿足風(fēng)偏設(shè)計要求;金具種類的選用應(yīng)考慮整串受力合理。

　　(4)結(jié)合線路運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，重點(diǎn)對以下情況進(jìn)行排查：

　　1)加強(qiáng)大風(fēng)惡劣天氣后的輸電線路絕緣子和金具的檢查;加強(qiáng)巡視檢查，定期抽查不同地區(qū)、不同環(huán)境運(yùn)行中的絕緣子，對其進(jìn)行拉力、電氣性能和絕緣老化試驗(yàn)。

　　2)風(fēng)振嚴(yán)重區(qū)域的導(dǎo)地線線夾、防振錘和間隔棒是否選用加強(qiáng)型金具或預(yù)絞式金具。

　　3)排查按照承受靜態(tài)拉伸載荷設(shè)計的絕緣子和金具，應(yīng)避免在實(shí)際運(yùn)行中承受彎曲、扭轉(zhuǎn)載荷、壓縮載荷和交變機(jī)械載荷而導(dǎo)致斷裂故障。

　　4)加強(qiáng)對導(dǎo)、地線懸垂線夾承重軸磨損情況的檢查，導(dǎo)地線振動嚴(yán)重區(qū)段應(yīng)按2年周期打開檢查，磨損嚴(yán)重的應(yīng)予更換。

　　5)應(yīng)認(rèn)真檢查鎖緊銷的運(yùn)行狀況，特別應(yīng)加強(qiáng)V串復(fù)合絕緣子鎖緊銷的檢查。

　　6)加強(qiáng)復(fù)合絕緣子護(hù)套和端部金具連接部位的檢查，端部密封破損及護(hù)套嚴(yán)重?fù)p壞的復(fù)合絕緣子應(yīng)及時更換。

　　7)檢查強(qiáng)風(fēng)區(qū)復(fù)合絕緣子的選型是否合理。

　　2. 強(qiáng)度校核

　　2.1懸垂串的強(qiáng)度校核

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　　懸垂串在線路正常運(yùn)行時，主要承受垂直線路方向荷載;在斷線時，還要承受斷線拉力。

　　一般地區(qū)：每一懸垂串的絕緣子片數(shù)按下式計算。

n≥αUe/h

　　式中：

　　Ue---額定電壓(kV);

　　h---單個絕緣子的爬電距離(cm);

　　α---爬電比距，cm/kV。按高壓架空線路污穢分級標(biāo)準(zhǔn)選取。

　　海拔高度1000m～3500m的地區(qū)：懸垂串的絕緣子數(shù)量按式下式計算。

n′=n[1+0.1(H-1)]

　　式中：

　　H---海拔高度(m);

　　n---般地區(qū)的絕緣子數(shù)量絕緣子串的安全系數(shù)和聯(lián)數(shù)。

　　1)安全系數(shù)：不應(yīng)小于《表 絕緣子和金具機(jī)械強(qiáng)度的最低安全系數(shù)》所列數(shù)值。瓷質(zhì)盤形絕緣子尚應(yīng)滿足正常運(yùn)行情況、常年荷載狀態(tài)下安全系數(shù)不小于4.5常年荷載是指年平均氣溫下絕緣子所受的荷載。

　　2)允許荷載：在常年、斷線、斷聯(lián)情況下，絕緣子的相應(yīng)最大允許使用荷載[TJ]，可按下式計算：

[TJ]=TJ/K

　　式中：

　　TJ-絕緣子的額定機(jī)電破壞負(fù)荷(kN);

　　K-絕緣子的機(jī)械強(qiáng)度安全系數(shù)。

　　采取雙聯(lián)和多聯(lián)解決。所需絕緣子的聯(lián)數(shù)可根據(jù)其所受最大荷載確定，即：

N≥G/[TJ]

　　式中：

　　G-絕緣子承受的最大荷載(kN)。

　　雙聯(lián)及以上的多聯(lián)絕緣子串應(yīng)驗(yàn)算斷一聯(lián)后的機(jī)械強(qiáng)度。

　　在重要跨越處：如鐵路、高等級公路和高速公路、通航河流以及人口密集地區(qū)，懸垂串宜采用獨(dú)立掛點(diǎn)的雙聯(lián)懸垂絕緣子串結(jié)構(gòu)。

　　在山區(qū)線路中，由于地勢起伏高差大，垂直檔距往往大于水平檔距較多，會出現(xiàn)垂直荷載超過絕緣子串允許荷載的情況，必須對絕緣子串所受荷載進(jìn)行校核。當(dāng)最大弧垂發(fā)生在最大垂直比載時，懸垂串允許機(jī)電荷載相應(yīng)的垂直檔距為

　　式中：

　　Q---金具覆冰后總重量;

　　A---架空線的截面積;

　　γ3---架空線的覆冰無風(fēng)比載;

　　WJ---絕緣子的允許機(jī)電荷載;

　　GJ---單片絕緣子覆冰后的重量。

　　只要桿塔垂直檔距不大于上式的計算值，懸垂串的機(jī)電強(qiáng)度就能滿足要求。

　　2.2耐張絕緣子串強(qiáng)度校核

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　　架空線懸掛點(diǎn)的最大張力不應(yīng)大于耐張絕緣子串的允許荷載，否則需要增加耐張串聯(lián)數(shù)或改用較大噸位的絕緣子，或者放松該耐張段的架空線以降低張力。

圖 耐張串的幾種組裝方式

　　2.3懸垂線夾的強(qiáng)度校核

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　　懸垂線夾在線路正常運(yùn)行情況下，主要承受由導(dǎo)線的垂直載荷和水平載荷組成的總載荷。懸垂線夾應(yīng)在導(dǎo)線最大載荷情況下滿足一定的安全系數(shù)K：

　　K=Tb/T≥2.5

　　式中：

　　T—導(dǎo)線最大荷載(kN);

　　Tb-懸垂線夾的破壞載荷(kN)。

　　3. 金具斷裂治理

　　3.1故障概況

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　　3.1.1 設(shè)備概述

　　220kVXX線于20XX年XX月XX日投運(yùn)，由220kVXX變至220kVXX變，線路長度25.11公里，全線66基鐵塔，1號至40號與220kVX線同塔架設(shè)，41號至66號與XX線同塔架設(shè)，線路全線位于XX縣“三十里”風(fēng)區(qū)，設(shè)計最大風(fēng)速38m/s。線路42號-66號塔所在區(qū)域主導(dǎo)風(fēng)向?yàn)槲鞅憋L(fēng)，與線路方向夾角約60度。其中32#-61#塔區(qū)段位置為山谷。

　　3.1.2 故障信息

　　2014年6月1日06時15分， 220kVXX變220kVXX線光纖差動保護(hù)、距離I段保護(hù)動作跳閘，試送不成功。220kVXX變檢查測距18.67公里，故障相別A、C相，試送不成功測距24.3公里，故障相別A、C相;小草湖變側(cè)檢查為A、B通道差動動作，距離I段動作，A、C相故障;保護(hù)裝置測距6.09公里，故障錄波器測距5.93公里。

　　3.1.3 故障原因

　　XX公司接到跳閘通知后，第一時間組織人員開展事故巡視，同時協(xié)調(diào)搶修人員、材料做好搶修準(zhǔn)備。由于大風(fēng)高速公路關(guān)閉原因，故障巡視人員迂回其他路線于12時13分左右在到達(dá)220kVXX線現(xiàn)場，經(jīng)巡線后發(fā)現(xiàn)，220kVXX線55號塔C相導(dǎo)線復(fù)合絕緣子橫擔(dān)側(cè)脫開，C相導(dǎo)線脫落，由于C相導(dǎo)線下方有防風(fēng)側(cè)拉，脫落的導(dǎo)線懸掛于A相橫擔(dān)之間，造成AC相相間短路，引起線路跳閘。經(jīng)檢修公司輸電專業(yè)進(jìn)行全線巡視，確認(rèn)線路無其他問題。

　　當(dāng)日風(fēng)力減弱后，輸電專業(yè)立即組織對線路故障進(jìn)行搶修，6月1日19時51分，故障處理完畢，線路恢復(fù)送電。

圖 故障現(xiàn)場設(shè)備狀態(tài)

　　3.2故障分析

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　　220kVXX線55號桿塔地處小草湖風(fēng)區(qū)，根據(jù)220kV順園線39號塔(與XX線39號同塔)微氣象在線監(jiān)測裝置(距離跳閘點(diǎn)6公里)傳回的數(shù)據(jù)顯示，跳閘前的5月31日白天出現(xiàn)了持續(xù)40 m/s左右的極大風(fēng)速，在14時45分出現(xiàn)了極值44.3m/s。大風(fēng)引起球頭掛環(huán)的荷載加重，最終導(dǎo)致55號塔C相復(fù)合絕緣子橫擔(dān)側(cè)QP-10型球頭掛環(huán)斷裂，C相導(dǎo)線脫落，脫落的導(dǎo)線被防風(fēng)側(cè)拉串懸吊于A相橫擔(dān)，造成A、C相短路，引起線路跳閘，當(dāng)時極大風(fēng)速為26 m/s。事件控制得當(dāng)，未發(fā)生擴(kuò)大現(xiàn)象?，F(xiàn)場處置完畢后，對同批次掛網(wǎng)運(yùn)行的QP-10球頭掛環(huán)進(jìn)行了抽取送檢工作，狀態(tài)評價中心對事故線路球頭掛環(huán)斷裂原因進(jìn)行了分析，具體分析如下。

　　3.2.1 荷載試驗(yàn)分析

　　對球頭掛環(huán)進(jìn)行了額定荷載、破壞荷載2種試驗(yàn)。額定荷載試驗(yàn)100kN，1min，通過;破壞荷載要求大于120kN，試驗(yàn)荷載加到140.8kN，金具損壞，從球頭根部斷裂，見下圖。從荷載試驗(yàn)看，產(chǎn)品質(zhì)量不存在問題。

圖 破壞荷載試驗(yàn)(破壞值140.8kN)

圖 破壞荷載試驗(yàn)后球頭掛環(huán)

　　3.2.2 氣象參數(shù)分析

　　分析220kVXX線1年多微氣象監(jiān)測參數(shù)，可以看出在5月20日起該地區(qū)既有持續(xù)強(qiáng)風(fēng)，持續(xù)時間達(dá)4-5天，最大風(fēng)速32.70 m/s，極大風(fēng)速達(dá)到44.30 m/s(見下圖)。從5月31日起XX地區(qū)又經(jīng)歷了一場大風(fēng)沙塵天氣的襲擊，在2014年5月31日14時45分左右，風(fēng)力達(dá)到最大值(見下表)。

表 5月31日微氣象裝置的大風(fēng)監(jiān)測數(shù)據(jù)

監(jiān)測時間	十分鐘平均風(fēng)向（°）	氣溫（℃）	標(biāo)準(zhǔn)風(fēng)速（m/s）	最大風(fēng)速（m/s）	極大風(fēng)速（m/s）	十分鐘平均風(fēng)速（m/s）
2014-05-31 14:45	45	19.2	32.7	32.7	44.3	31.6

圖 微氣象監(jiān)測到的氣象數(shù)據(jù)

　　從氣象數(shù)據(jù)分析，該線路常年承受一定頻率的風(fēng)速較大的風(fēng)力作用，且風(fēng)力方向較為一致，導(dǎo)致球頭掛環(huán)一面磨損，而另一面基本無磨損(見下圖)，導(dǎo)致球頭掛環(huán)長期疲勞磨損。

圖 球頭掛環(huán)一側(cè)磨損嚴(yán)重

　　3.2.3 受力分析

　　外部信息主要包括政府相關(guān)合作部門提供的隱患信息，以及企業(yè)、群眾舉報、95598熱線等社會來源信息。

　　線路運(yùn)檢單位針對以上兩種外力破壞隱患信息，及時組織人員開展現(xiàn)場勘察核實(shí)，迅速處置、上報、反饋和記錄;對可能危及輸電線路安全運(yùn)行的外力破壞隱患，建立檔案并定期持續(xù)觀察。

　　3.2.3.1 垂直荷載

T=(M1+M2 )×g

=(1058×0.38×2+2×13.2)×9.8

=8134.7N

　　單聯(lián)受力

　　T1=0.7T=5694.29N

　　球頭掛環(huán)安全系數(shù)：

　　K=[T3/T1 =17.6

　　3.2.3.2 大風(fēng)條件下球頭受力分析

　　大風(fēng)情況下受力分析圖見下圖。

圖 大風(fēng)條件下球頭掛環(huán)受力分析

　　垂直于導(dǎo)線方向風(fēng)荷載：

Fd=αKhμscSW0 sin2φ

= 30.74kN

　　作用于單聯(lián)球頭掛環(huán)水平荷載約為0.7·Fd=21.5kN

　　絕緣子風(fēng)荷載：

Fj=9.80665A2/ 16=764.4N

　　絕緣子風(fēng)荷載較小可忽略。

　　風(fēng)荷載受力滿足要求。

　　3.2.3.3 球頭掛環(huán)球徑荷載

　　球頭掛環(huán)的腳球在絕緣子帽窩里的轉(zhuǎn)動是有限度的，據(jù)國際電工委員會IEC標(biāo)準(zhǔn)刊物120第二版《絕緣子串元件的球窩連接尺寸》附錄A介紹球頭掛環(huán)腳球在帽窩中的傾斜角β應(yīng)不大于9.5°。很明顯，若β>9.5°，腳頸則受蹩于A點(diǎn)，這也是XX線55號塔球頭掛環(huán)從球徑根部受蹩斷裂的原因(參見下圖)。

圖 球頭掛環(huán)在球窩內(nèi)傾斜位置

　　QP-10抗拉強(qiáng)度568.4N/mm2，球頭掛環(huán)頸部直徑17mm，腳徑受蹩距離長度9.5mm。

　　球徑能承受的荷載

P≤σ彎·[σ]

　　其中σ彎=Mmax/W，[σ]材料許用應(yīng)力。

P≤0.1×17×17×17×0.4×568.4/9.5=11.8kN

　　實(shí)際上，懸垂絕緣子在風(fēng)力作用下，整串?dāng)[動并非理想狀態(tài)，受連接環(huán)節(jié)約束，球頭受蹩時常發(fā)生。發(fā)生掉串的55號塔，在風(fēng)力大于40 m/s時，橫向風(fēng)荷載達(dá)到21.5kN，遠(yuǎn)大于球徑承受的荷載。

　　3.2.3.4 分析結(jié)果

　　該球頭掛環(huán)斷口外觀看為明顯的疲勞斷裂，斷口為3個區(qū)域，第一個為紋裂源區(qū);第二個為疲勞擴(kuò)展區(qū)，顏色較深，表面較平滑，有明顯的貝殼紋，此處裂紋擴(kuò)展速度明顯加快;第三區(qū)域?yàn)樗矔r斷裂區(qū)，顏色較新，表面粗糙，有明顯的金屬顆粒，為疲勞裂紋的失穩(wěn)擴(kuò)展區(qū)。斷口裂紋源附近外觀幾何形狀不平穩(wěn)，有幾何凸起，容易形成較大的應(yīng)力集中(見下圖)。

圖 球頭掛環(huán)斷裂面

圖 球頭掛環(huán)受持續(xù)一個方面風(fēng)力作用

　　球頭掛環(huán)長時間承受不規(guī)則的交變荷載作用，盡管交變應(yīng)力低于材料本身的極限強(qiáng)度，但它長時間作用造成疲勞損傷，再加上該地區(qū)條件惡劣，破壞速度加快，使用壽命縮短。當(dāng)相當(dāng)大的交變應(yīng)力多次反復(fù)作用，球頭腳頸開始有極細(xì)微的裂紋產(chǎn)生，發(fā)展成裂縫，裂縫不斷發(fā)展，向構(gòu)件內(nèi)部延伸，最后在一個較大的不均勻風(fēng)荷載作用下，導(dǎo)致斷裂。

　　結(jié)合荷載試驗(yàn)、氣象分析、受力分析，判斷為球頭掛環(huán)在強(qiáng)風(fēng)下擺動，大風(fēng)引起的金具疲勞損傷，導(dǎo)致斷裂。

　　事后，結(jié)合220kVXX線路大風(fēng)區(qū)段桿塔金具進(jìn)行排查具體排查結(jié)果如下表所示：

　　表 桿塔QP-10型金具排查結(jié)果

　　由上表可見QP-10型金具發(fā)生疲勞損傷的桿塔為32#-57#塔，該區(qū)段鐵塔所處位置為均為山谷。對金具放生疲勞損傷的桿塔，需進(jìn)行治理。

　　3.3治理方案

　　3.3.1 治理方案

　　對于需要進(jìn)行金具更換的鐵塔，保證線路的供電可靠性，采用帶電作業(yè)的方式將原來的QP-10型球頭掛環(huán)更換成安全系數(shù)增大的QP-12型。治理方案見下表。

表 金具更換明細(xì)

　　3.3.2 預(yù)防措施

　　1)針對風(fēng)區(qū)線路，在設(shè)計評審等前期工作中積極提供運(yùn)行建議，今后大風(fēng)區(qū)段新建線路需考慮采用加強(qiáng)型金具，提高線路抗風(fēng)能力。

　　2)嚴(yán)把驗(yàn)收質(zhì)量關(guān)。做好新投運(yùn)線路金具檢查校核工作，嚴(yán)格按照設(shè)備施工工藝要求，排查設(shè)備施工質(zhì)量。

　　3)加強(qiáng)線路特殊巡視和登塔檢修頻次，重點(diǎn)檢查導(dǎo)線金具的磨損及表面裂紋情況，開展周期性逐基登塔檢查工作，發(fā)現(xiàn)裂紋金具及時更換。

　　3)球頭掛環(huán)斷裂處于絕緣子碗頭內(nèi)，線路巡視和登桿檢查均無法看到。今后將每過五年進(jìn)行一次抽樣檢查，檢查金具完好程度，積累運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，決定更換周期。

　　3.4治理效果

　　對線路大風(fēng)區(qū)段更換的金具進(jìn)行跟蹤檢查，制定了定期登塔檢查計劃。

　　(1)金具掛網(wǎng)運(yùn)行1個月后進(jìn)行了登塔檢查，檢查結(jié)果見下表。

表 金具運(yùn)行1個月后的登塔檢查結(jié)果

　　掛網(wǎng)運(yùn)行第1個月后，登塔檢查未發(fā)現(xiàn)磨損情況，運(yùn)行情況良好。

　　(2)結(jié)合第一次檢查結(jié)果，將第二次登塔檢查日期調(diào)整為掛網(wǎng)運(yùn)行第3個月后，檢查結(jié)果見下表。

表 金具運(yùn)行3個月后的登塔檢查結(jié)果

　　掛網(wǎng)運(yùn)行第3個月后，登塔檢查未發(fā)現(xiàn)磨損情況，運(yùn)行情況良好。

　　(3)結(jié)合第二次檢查結(jié)果，將第三次登塔檢查日期調(diào)整為掛網(wǎng)運(yùn)行第1個風(fēng)季后，檢查結(jié)果見下表。

表 1個風(fēng)季后的登塔檢查結(jié)果

　　掛網(wǎng)運(yùn)行第1個風(fēng)季后，登塔檢查未發(fā)現(xiàn)磨損情況，運(yùn)行情況良好。

　　(4)評估結(jié)果

　　通過以上幾次的登塔檢查結(jié)果來看，更換后的金具運(yùn)行情況良好，未發(fā)現(xiàn)金具磨損情況，更換后的線路金具評估正常。