风吹导线,导线会横向摆动,两相导线之间的距离就会缩小。如果缩得太小,超过了安全距离,就会发生放电短路。风偏校验就是算一算,在最不利的风况下,导线摆到最近的时候,距离还够不够安全。
风偏的大小跟风速、导线型号、档距、张力都有关系。风速越大,风偏越大。导线越细、越轻,风偏越大,因为细导线更容易被风吹动。档距越长,导线弧垂越大,风偏时摆动的幅度也越大。张力越大,导线绷得越紧,风偏反而小一些,因为紧绷的导线像琴弦一样,横向刚度大。
校验的时候,要算两种工况。一种是正常运行工况,取最大设计风速,算导线在风荷载作用下的横向位移。另一种是事故工况,比如一相导线断了,剩下两相导线在风作用下偏移,算它们之间的最小距离。两种工况都要满足安全距离要求,才算通过校验。
安全距离的数值,根据电压等级确定。10kV线路,相间最小距离在最大风偏时不能小于0.5米。35kV线路是0.8米。110kV线路是1.2米。这些数值考虑了导线摆动时的动态因素,留有一定的安全裕度。如果算出来的风偏偏移量太大,导致相间距离小于安全值,就要采取措施。
解决风偏问题的方法有几种。一是加大横担长度,让导线挂点之间的距离增大,即使导线摆动,也不会靠得太近。但横担加长,杆子的受力也增大,可能需要加强杆型。二是缩短档距,档距短了,弧垂小,风偏也小。但档距缩短意味着杆子数量增加,造价上升。三是增加导线张力,张力大了导线绷得紧,风偏减小。但张力不能无限增加,受导线最大允许张力和杆身承载能力的限制。
有些设计中采用V型绝缘子串或者八字型绝缘子串,利用绝缘子串自身的角度,增加导线在自然状态下的水平间距。这种方法在高压线路上用得比较多,在配电线路上因为成本原因用得少。
风偏校验不只是设计阶段的事,运行中也要注意。线路经过林区或者开发区,树木长高、建筑物靠近,可能改变局部的风场,导致风偏增大。定期巡检的时候,要观察导线在大风天的摆动情况,如果发现某档导线摆动特别剧烈,或者导线之间距离明显偏小,要及时评估处理。
新建线路的风偏设计,要充分考虑当地的气象资料。有些地区阵风特别大,或者风向多变,设计时不能只用平均风速,还要考虑 gust 风速和风向变化的影响。气象资料不充分的地区,适当加大安全裕度,是稳妥的做法。