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摘要： 本文通过对上坝变～重庆油房II回220kV线路#116～#117档近几年发生的子导线翻转扭绞原因分析，得出原因是山区微地形、微气象位置由于狭管效应产生回旋气流对导线和间隔棒的冲击，打破分裂导线的力矩平衡，从而使导线发生翻转扭绞。提出在山区进行输电线路设计时，尤其在风口位置尽量避免大档距、大高差，避开迎风面，同时尽量缩小间隔棒次档距，以减小狭管效应对输电线路的影响。
关键词：220kV线路、微气象、狭管效应、翻转扭绞
引言
狭管效应是指当气流由开阔地带流入地形构成的峡谷时，由于空气质量不能大量堆积，于是加速流过峡谷，风速增大，当流过峡谷时，空起流速又会减速，这种地形峡谷对气流的影响，称为狭管效应。在山区的输电线路中，若线路档中沟壑较深，且一侧为低矮的开阔的地带，另一侧为逐渐翻山的垭口时，当自然风从低矮的开阔地带逐渐经过狭窄的沟壑向山坡往上运动过，由于低矮处相对开阔，汇集的风流量大，而受沟谷影响挤压，易形成狭管效应，导致风速迅速增大，产生一种沿山坡向上升力的紊流效应，形成向上的升力作用于导线。当风向垂直输电线路运动时，容易形成回旋式的气流，作用于导线和间隔棒，使输电线路的分裂导线发生偏转，影响线路的正常运行及正常寿命，其中上坝变～重庆油房II回220kV线路#116～#117档多次发生中相子导线翻转扭绞事故就是一个典型的案例。
1 事故情况
上坝变～重庆油房II回220kV线路起于贵州省道真县上坝220kV变，止于重庆涪陵油房220kV变，2009年完成施工投运，由重庆涪陵聚龙电力有限公司负责运维。全线分为10mm、20mm两个冰区，导线型号为2×LGJ-400/50型钢芯铝绞线，子导线按水平排列，分裂间距为400mm。其中#116～#117档位于20mm冰区段，于2012年至2016年期间发生过多次中相子导线翻转扭绞。根据运行人员现场调查和记录，发生翻转扭绞时一般是主要是有风，偶尔伴有雾凇或者结冰情况，导线扭绞只发生在档距中间，两端绝缘子串端头并未翻转，也未发生损坏，且发生扭绞后不会自动恢复，需要停电后由检修人员恢复，因此给线路的正常运行带来严重隐患，同时也可能对导线造成损伤，影响线路的运行寿命。线路的扭绞照片如下。
2 事故原因分析
2.1 事故档现场地形情况
上坝变～重庆油房II回220kV线路 #116～#117档位于贵州省道真县与重庆市武隆县交界处的木花洞青苔沟附近，#116～#117档从山脊向山下过渡，#116、#117的塔位海拔高程分别为1536m和1403m，两个塔基高程悬殊133m，两基塔中间是从下往上逐渐收窄的沟谷，线路一侧为低洼平缓的山谷，另一侧为顺线路的山脊，线路位于风口地带，属于典型的微地形微气象地带。
2.2 事故档设计情况
经查相关设计资料，上油线II回 #116～#117档设计覆冰为20mm，设计基本风速为25m/s，单回路设计， #116 ～ #117档距493m，高差133m，#116、 #117塔均为耐张塔，该档为孤立档，其断面图及明细表如下：
2.3 事故原因分析
据线路运行人员介绍，#116～#117档中相双分裂子导线近几年来发生过多次翻转扭绞情况，通过对发生扭绞时间的现场调查和气象部门收资了解到，该档在发生的几次扭绞情况时往往都出现了5～15m/s大风，同时伴有一定的不均匀覆冰。
从该段线路所经过的地形可以看出，由于#116～#117档在地理为上由南往北走向，线路从山顶逐渐过渡到半坡，线路的东北侧为低洼小盆地，#116～#117档中间是由西北延伸至东南的山沟，因此该档刚好处于变坡垭口、迎风口的微地形。当风向从由西北向东南吹时，西北面低洼处大量的风经过该档中的沟谷逐渐收窄。这种地形容易造成风速和水汽通量的增大，易于形成大风和导线结冰，由于“狭管加速效应”作用，该处风速明显大于附近其他地方。再加上线路走向与风向基本呈垂直交叉状态，导线吸收风力能量増大;该档处于垭口且左低右高，引起西面来风顺山坡向上爬升，造成风速和水汽通量的增大，形成向上的回旋气流冲击导线及间隔棒，此时如果两根子导线覆冰不均匀，分裂导线就会高低不平，故回旋气流就容易将子导线吹翻转。
下图中实线所示A、B为导线某一间隔棒处在正常位置的横断面，虚线所示A1、B1为导线在其相邻间隔棒位置的横断面，间隔棒A1、B1在外力作用下向箭线E所示方向转动。箭线A1-A、B1-B、所示为两间隔棒间的导线施加给间隔棒A1、B1的力在其所处平面内的分力。正常状态下，沿箭线E所示方向施加的外力矩不足以克服箭线A1-A、B1-B所示的阻力，导线不会发生翻转，处于力学的相对平衡状态。
在强风和垭口迎风坡上升气流的共同作用下，使得沿箭线E所示方向施加的外力矩能够克服箭线A1-A、B1-B所示的阻力，导线发生逆时针翻转扭绞，导线达到了新的平衡。在子导线的扭绞点，所有子导线均由导线线束中心通过，靠近扭绞点的间隔棒将不再有附加扭矩的作用，导线将处于平衡状态，如果想使其复位，则需施加足够的反向力矩。因此结合#116～#117区段线路设计及建成后情况，判断为微地形、微气候强风引起的导线振荡翻转即局地上升气流引起的导线振荡翻转。
在聚龙公司运行人员修复#116～#117档中相导线的翻转时，对该档弛度检查的结果， 总体弛度数值满足运行要求且与设计值偏差极小，相间、子导线间弛度几乎没有偏差。说明即使在导线总体弛度差、相间弛度差、子导线弛度差调整较好的情况下，导线在足够大的外力矩的作用下也可发生翻转。
同时经过导线复位后检查，导线外观及间隔棒均未发现损伤，这一点说明导线没有发生舞动。没有发生舞动就发生偏转以往在国内在一些220kV线路、500kV线路上也曾出现过，究其原因也基本为微氣候、微地形引起。
3 预防措施及建议
结合国内外发生过的类似情况，为了减小因横向风产生的回旋涡流影响，当输电线路在经过山区翻垭口的微地形微气象时，建议作好以下几点措施：
1）杆塔布置尽量避免大档距、大高差。
2）适当大间隔棒的次档距，增加分裂导线间隔棒数量，增大间隔棒对风力的阻碍作用，有利于防止导线导线翻转扭绞。
3）施工安装间隔棒时，确保各相子导线弧垂误差是否符合施工验收规范的要求，尽量减少子导线弧垂误差，合理控制驰度。
4）在进行改造后，考虑在发生扭转的#116～#117档内加装导线振荡在线监测装置，记录导线振荡，观察以后是否再会发生翻转扭绞情况。
参考文献
1、黎湘康，魏长喜.500kV二普三线不均匀覆冰的影响及对策.四川电力技术，2002：21-22
2、史磊，李永贤，曹志全，750kV线路六分裂导线翻转扭绞技术分析及防范治理措施.电网与清洁能源，2011.4：24-30
3、王立，微气象条件下输电线路导、地线微风振动的成因判断及对策研究。中国电业，2014.6：1-3
4、李大勇，李颖慧.，微气象条件对输电线路的影响及防御措施。四川电力技术，2013.5：91-94
关键词：220kV线路、微气象、狭管效应、翻转扭绞
引言
狭管效应是指当气流由开阔地带流入地形构成的峡谷时，由于空气质量不能大量堆积，于是加速流过峡谷，风速增大，当流过峡谷时，空起流速又会减速，这种地形峡谷对气流的影响，称为狭管效应。在山区的输电线路中，若线路档中沟壑较深，且一侧为低矮的开阔的地带，另一侧为逐渐翻山的垭口时，当自然风从低矮的开阔地带逐渐经过狭窄的沟壑向山坡往上运动过，由于低矮处相对开阔，汇集的风流量大，而受沟谷影响挤压，易形成狭管效应，导致风速迅速增大，产生一种沿山坡向上升力的紊流效应，形成向上的升力作用于导线。当风向垂直输电线路运动时，容易形成回旋式的气流，作用于导线和间隔棒，使输电线路的分裂导线发生偏转，影响线路的正常运行及正常寿命，其中上坝变～重庆油房II回220kV线路#116～#117档多次发生中相子导线翻转扭绞事故就是一个典型的案例。
1 事故情况
上坝变～重庆油房II回220kV线路起于贵州省道真县上坝220kV变，止于重庆涪陵油房220kV变，2009年完成施工投运，由重庆涪陵聚龙电力有限公司负责运维。全线分为10mm、20mm两个冰区，导线型号为2×LGJ-400/50型钢芯铝绞线，子导线按水平排列，分裂间距为400mm。其中#116～#117档位于20mm冰区段，于2012年至2016年期间发生过多次中相子导线翻转扭绞。根据运行人员现场调查和记录，发生翻转扭绞时一般是主要是有风，偶尔伴有雾凇或者结冰情况，导线扭绞只发生在档距中间，两端绝缘子串端头并未翻转，也未发生损坏，且发生扭绞后不会自动恢复，需要停电后由检修人员恢复，因此给线路的正常运行带来严重隐患，同时也可能对导线造成损伤，影响线路的运行寿命。线路的扭绞照片如下。
2 事故原因分析
2.1 事故档现场地形情况
上坝变～重庆油房II回220kV线路 #116～#117档位于贵州省道真县与重庆市武隆县交界处的木花洞青苔沟附近，#116～#117档从山脊向山下过渡，#116、#117的塔位海拔高程分别为1536m和1403m，两个塔基高程悬殊133m，两基塔中间是从下往上逐渐收窄的沟谷，线路一侧为低洼平缓的山谷，另一侧为顺线路的山脊，线路位于风口地带，属于典型的微地形微气象地带。
2.2 事故档设计情况
经查相关设计资料，上油线II回 #116～#117档设计覆冰为20mm，设计基本风速为25m/s，单回路设计， #116 ～ #117档距493m，高差133m，#116、 #117塔均为耐张塔，该档为孤立档，其断面图及明细表如下：
2.3 事故原因分析
据线路运行人员介绍，#116～#117档中相双分裂子导线近几年来发生过多次翻转扭绞情况，通过对发生扭绞时间的现场调查和气象部门收资了解到，该档在发生的几次扭绞情况时往往都出现了5～15m/s大风，同时伴有一定的不均匀覆冰。
从该段线路所经过的地形可以看出，由于#116～#117档在地理为上由南往北走向，线路从山顶逐渐过渡到半坡，线路的东北侧为低洼小盆地，#116～#117档中间是由西北延伸至东南的山沟，因此该档刚好处于变坡垭口、迎风口的微地形。当风向从由西北向东南吹时，西北面低洼处大量的风经过该档中的沟谷逐渐收窄。这种地形容易造成风速和水汽通量的增大，易于形成大风和导线结冰，由于“狭管加速效应”作用，该处风速明显大于附近其他地方。再加上线路走向与风向基本呈垂直交叉状态，导线吸收风力能量増大;该档处于垭口且左低右高，引起西面来风顺山坡向上爬升，造成风速和水汽通量的增大，形成向上的回旋气流冲击导线及间隔棒，此时如果两根子导线覆冰不均匀，分裂导线就会高低不平，故回旋气流就容易将子导线吹翻转。
下图中实线所示A、B为导线某一间隔棒处在正常位置的横断面，虚线所示A1、B1为导线在其相邻间隔棒位置的横断面，间隔棒A1、B1在外力作用下向箭线E所示方向转动。箭线A1-A、B1-B、所示为两间隔棒间的导线施加给间隔棒A1、B1的力在其所处平面内的分力。正常状态下，沿箭线E所示方向施加的外力矩不足以克服箭线A1-A、B1-B所示的阻力，导线不会发生翻转，处于力学的相对平衡状态。
在强风和垭口迎风坡上升气流的共同作用下，使得沿箭线E所示方向施加的外力矩能够克服箭线A1-A、B1-B所示的阻力，导线发生逆时针翻转扭绞，导线达到了新的平衡。在子导线的扭绞点，所有子导线均由导线线束中心通过，靠近扭绞点的间隔棒将不再有附加扭矩的作用，导线将处于平衡状态，如果想使其复位，则需施加足够的反向力矩。因此结合#116～#117区段线路设计及建成后情况，判断为微地形、微气候强风引起的导线振荡翻转即局地上升气流引起的导线振荡翻转。
在聚龙公司运行人员修复#116～#117档中相导线的翻转时，对该档弛度检查的结果， 总体弛度数值满足运行要求且与设计值偏差极小，相间、子导线间弛度几乎没有偏差。说明即使在导线总体弛度差、相间弛度差、子导线弛度差调整较好的情况下，导线在足够大的外力矩的作用下也可发生翻转。
同时经过导线复位后检查，导线外观及间隔棒均未发现损伤，这一点说明导线没有发生舞动。没有发生舞动就发生偏转以往在国内在一些220kV线路、500kV线路上也曾出现过，究其原因也基本为微氣候、微地形引起。
3 预防措施及建议
结合国内外发生过的类似情况，为了减小因横向风产生的回旋涡流影响，当输电线路在经过山区翻垭口的微地形微气象时，建议作好以下几点措施：
1）杆塔布置尽量避免大档距、大高差。
2）适当大间隔棒的次档距，增加分裂导线间隔棒数量，增大间隔棒对风力的阻碍作用，有利于防止导线导线翻转扭绞。
3）施工安装间隔棒时，确保各相子导线弧垂误差是否符合施工验收规范的要求，尽量减少子导线弧垂误差，合理控制驰度。
4）在进行改造后，考虑在发生扭转的#116～#117档内加装导线振荡在线监测装置，记录导线振荡，观察以后是否再会发生翻转扭绞情况。
参考文献
1、黎湘康，魏长喜.500kV二普三线不均匀覆冰的影响及对策.四川电力技术，2002：21-22
2、史磊，李永贤，曹志全，750kV线路六分裂导线翻转扭绞技术分析及防范治理措施.电网与清洁能源，2011.4：24-30
3、王立，微气象条件下输电线路导、地线微风振动的成因判断及对策研究。中国电业，2014.6：1-3
4、李大勇，李颖慧.，微气象条件对输电线路的影响及防御措施。四川电力技术，2013.5：91-94