輸電線路運(yùn)行故障的分析與防治

何少亮

摘 要：輸電線路在電力的傳送過(guò)程中充當(dāng)中搬運(yùn)工的角色，本文對(duì)輸電線路中存在的故障進(jìn)行分析，提出防治線路故障的有效措施，保證電力在傳輸過(guò)程中的穩(wěn)定性與有效性，對(duì)于整個(gè)電網(wǎng)運(yùn)的安全性和可靠性而言至關(guān)重要。

關(guān)鍵詞：輸電線路；故障分析；防治手段

中圖分類號(hào)：TM711 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

可靠的電力供應(yīng)是維持人們?nèi)粘Ｉ罘€(wěn)定的重要前提，電力系統(tǒng)一旦出現(xiàn)問(wèn)題，不但會(huì)帶來(lái)嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失，而且給人們的日常生活帶來(lái)極大的不便。因此，加強(qiáng)對(duì)電力系統(tǒng)的監(jiān)控，做好針對(duì)性的輸電線路故障的分析與防治工作，使電力系統(tǒng)正常地運(yùn)轉(zhuǎn)，以保證電力的正常輸送和人民的利益。

一、造成輸電線路運(yùn)行故障的主要原因

一般來(lái)說(shuō)，輸電線路將電能從發(fā)電廠輸送到負(fù)荷中心，沿途翻山越嶺，跨江過(guò)河，經(jīng)受嚴(yán)寒酷暑及風(fēng)霜雨雪的考驗(yàn)，其引發(fā)故障的主要原因有外力破壞、自然災(zāi)害、人為因素三大方面。

1外力破壞

外力破壞是指人們有意或無(wú)意造成的線路部件的非正常狀態(tài)，而實(shí)施的損毀、破壞電力設(shè)施行為，會(huì)造成線路的不安全現(xiàn)象或故障。主要有：

（1）毀壞線路設(shè)備，蓄意制造事故。

（2）盜竊線路器材。

（3）工作和日常生活中因疏忽大意或不清楚電業(yè)知識(shí)引起的故障，如樹(shù)木砍伐，建筑施工，采石爆破，車輛沖撞，放風(fēng)箏等。

外力破壞容易造成斷線、倒桿等永久性故障，對(duì)線路的安全穩(wěn)定運(yùn)行構(gòu)成極大的威脅。

2自然災(zāi)害

輸電線路由于其運(yùn)行外部環(huán)境的特殊性，極易受自然災(zāi)害引發(fā)故障，如雷擊、大風(fēng)、污閃、覆冰、鳥(niǎo)害、洪水暴雨等。

（1）雷擊故障，是由雷擊線路而引起的設(shè)備絕緣損壞或絕緣子串閃絡(luò)及斷線事故，雷擊故障有反擊和繞擊兩種形式。反擊是指雷擊線路的避雷線、避雷針或桿塔本體，由于雷電流流入大地時(shí)，在絕緣子串兩端產(chǎn)生非常高的電壓，并引起閃絡(luò)。繞擊是指雷電繞過(guò)避雷線直擊在導(dǎo)線上而引起的閃絡(luò)故障。

（2）大風(fēng)故障，一般是由于導(dǎo)線在風(fēng)力作用下發(fā)生擺動(dòng)，使其與塔（桿）身、其他相別導(dǎo)線、地線或建構(gòu)筑物、樹(shù)木之間的凈空距離不足而引起下路閃絡(luò)或短路故障。此外，大風(fēng)還會(huì)刮起地面或屋頂?shù)膶?dǎo)電異物搭接在導(dǎo)線上造成故障，甚至當(dāng)風(fēng)速超過(guò)或接近設(shè)計(jì)風(fēng)速時(shí)，將可能造成桿塔傾倒或損壞等嚴(yán)重事故。

（3）污閃故障，是指線路上絕緣子表面積聚有大量污穢物時(shí)，在受潮及泄露比距不足的情況下，在正常運(yùn)行電壓下發(fā)生的閃絡(luò)故障。這種閃絡(luò)不是由于作用電壓的升高，而是由于絕緣子表面絕緣能力降低，表面泄露電流增加的結(jié)果。污閃與絕緣子表面積污的性質(zhì)、表面污層的污濕特性以及絕緣子本身的狀態(tài)燈諸多因素有關(guān)。一般情況下，當(dāng)一回線路發(fā)生污閃時(shí)，其周邊附近的線路也發(fā)生污閃的幾率較大，受影響的面積大、范圍廣，而且污閃故障維持時(shí)間較長(zhǎng)，往往不能依靠自動(dòng)重合閘迅速恢復(fù)送電，嚴(yán)重時(shí)候可引發(fā)整個(gè)電網(wǎng)故障。

（4）覆冰故障，是線路出現(xiàn)嚴(yán)重覆冰，容易在絕緣子傘裙之間形成冰掛，降低絕緣子的外絕緣水平而造成閃絡(luò)故障（也稱之為“冰閃”）；當(dāng)覆冰發(fā)張超出了導(dǎo)地線和桿塔的設(shè)計(jì)機(jī)械荷載，可造成斷線、橫擔(dān)變形、倒桿等嚴(yán)重事故；另外，導(dǎo)線在覆冰融化脫落時(shí)，可引起導(dǎo)線上下舞動(dòng)造成導(dǎo)線間或?qū)Ь€與地線間的短路故障。

（5）鳥(niǎo)害故障，是由鳥(niǎo)類活動(dòng)造成的線路故障，一般情況下是鳥(niǎo)糞在絕緣子傘裙滴掛造成閃絡(luò)，或者是鳥(niǎo)類筑巢的水草、樹(shù)枝或金屬條（帶）造成導(dǎo)線接地或短路故障。

（6）洪水暴雨故障，是大（暴）雨導(dǎo)致河流暴漲、山洪暴發(fā)沖刷桿塔基礎(chǔ)，造成桿塔倒塌和斷線事故。

3 人為因素的影響

人為因素所導(dǎo)致的故障或事故，主要人為責(zé)任造成的，包括由于設(shè)計(jì)、施工質(zhì)量不良，或設(shè)備制造質(zhì)量不良所引起的各種事故；運(yùn)行人員失誤造成的誤操作、誤調(diào)度引起的事故；運(yùn)行人員運(yùn)維不到位，未能及時(shí)發(fā)現(xiàn)并處理設(shè)備缺陷、隱患而造成的事故。

二、輸電線路運(yùn)行故障的防治措施

雖然引發(fā)故障的主要原因有外力破壞、自然災(zāi)害、人為因素三大方面，但由于各地的經(jīng)濟(jì)發(fā)展、文化習(xí)俗、運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)不盡相同，輸電線路運(yùn)行故障的防治不能一概而論，而應(yīng)因地制宜，制定最為適合的措施。以下以清遠(yuǎn)地區(qū)的幾起典型故障及防治措施進(jìn)行探討：

1外力破壞引起的故障

（1）故障信息

2013年9月29日15：00時(shí)，220kV清燕甲線主一、主二縱聯(lián)保護(hù)跳閘，重合不成功，C相故障，清遠(yuǎn)站側(cè)測(cè)距10.56km，燕河站側(cè)測(cè)距28.63km，故障電流為1664A。16：52時(shí)，中調(diào)對(duì)220kV清燕甲線強(qiáng)送電成功。

（2）查線結(jié)果

經(jīng)查線發(fā)現(xiàn)高速公路利用吊車施工作業(yè)過(guò)程中，因吊臂與導(dǎo)線觸碰造成安全距離不足接地放電，導(dǎo)致#13—#14檔C相導(dǎo)線受損嚴(yán)重。

（3）防治措施

這是一起典型的線下違規(guī)吊裝作業(yè)造成的電力安全事件，對(duì)于此類事件，運(yùn)行單位必須要落實(shí)各項(xiàng)事前管控措施。

①建立完善的風(fēng)險(xiǎn)檔案，將線路沿線保護(hù)區(qū)范圍內(nèi)的施工點(diǎn)建立清冊(cè)并進(jìn)行分級(jí)處理，尤其是鄰近線路的起吊、裝卸等施工作業(yè)，應(yīng)列入“黑點(diǎn)”重點(diǎn)關(guān)注。

②做好電力設(shè)施保護(hù)的宣傳和教育工作，對(duì)列入風(fēng)險(xiǎn)檔案的各個(gè)施工作業(yè)點(diǎn)，運(yùn)行單位應(yīng)約談責(zé)任單位的現(xiàn)場(chǎng)負(fù)責(zé)人，以派發(fā)宣傳單、簽發(fā)安全隱患整改通知書(shū)或安全生產(chǎn)告知書(shū)等形式進(jìn)行口頭或書(shū)面的安全教育，必要時(shí)可作圖文、聲像等記錄存檔。

③根據(jù)實(shí)際需要，縮短“黑點(diǎn)”的巡視周期，必要時(shí)應(yīng)派運(yùn)行人員進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)護(hù)和值守。

④利用視頻監(jiān)控裝置等科技手段，對(duì)施工作業(yè)點(diǎn)進(jìn)行24小時(shí)不間斷的在線監(jiān)控。

⑤對(duì)于個(gè)別難以處理的隱患點(diǎn)，可書(shū)面報(bào)告當(dāng)?shù)匕脖O(jiān)或公安部門，積極尋求政府的支持，采取行政手段依法合規(guī)維護(hù)電力設(shè)施安全。

2 雷擊造成的故障

（1）故障信息

2011年9月13日03：59時(shí)，220kV陽(yáng)燕甲線兩側(cè)主一、主二保護(hù)動(dòng)作跳閘，C相故障，重合成功，陽(yáng)山站測(cè)距24.5km，燕河站測(cè)距91km。03：59時(shí)，220kV陽(yáng)燕乙線兩側(cè)主一、主二保護(hù)動(dòng)作跳閘，B相故障，重合成功，陽(yáng)山站測(cè)距20km，燕河站測(cè)距75.5km。一次故障電流甲線6.25kA、乙線5.178kA。

（2）查線結(jié)果

查線發(fā)現(xiàn)220kV陽(yáng)燕甲線#80塔C相，陽(yáng)燕乙線#80塔B相，玻璃絕緣子串有雷擊閃絡(luò)痕跡。故障塔位的土壤接地電阻率為2000，設(shè)計(jì)接地電阻20Ω，復(fù)測(cè)接地電阻7Ω，地線保護(hù)角為16.6°。

（3）防治措施

由于輸電線路的路徑基本上處于野外，在輸電線路的運(yùn)行故障統(tǒng)計(jì)中，輸電線路的故障是整個(gè)故障中類型最大的一種，但由于雷擊屬小概率事件，防雷措施的選擇應(yīng)同時(shí)兼顧經(jīng)濟(jì)、技術(shù)及運(yùn)行要求，不能顧此失彼。

①設(shè)計(jì)階段，應(yīng)用雷電定位定位系統(tǒng)收集落雷密度數(shù)據(jù)，確定雷害多發(fā)區(qū)域，分析雷害特點(diǎn)，并提出設(shè)計(jì)線路年雷擊跳閘率允許指標(biāo)。現(xiàn)場(chǎng)勘查，應(yīng)實(shí)測(cè)線路地形參數(shù)，計(jì)算所選型的線路結(jié)構(gòu)的每基桿塔的耐雷水平。

②運(yùn)行階段，需做好雷擊桿塔基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的收集分析，明確易擊桿段，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際有針對(duì)性地采取防雷措施，包括：降低桿塔接地電阻、改善接地網(wǎng)的敷設(shè)方式、適當(dāng)加強(qiáng)絕緣、加裝線路避雷器、可控避雷針、減小保護(hù)角、增設(shè)耦合地線等手段。

③運(yùn)行線路的防雷改造首先需明確易擊段和雷擊跳閘類型，以防反擊為主的，重點(diǎn)采取降低接地電阻等措施；以防繞擊為主的，重點(diǎn)采取減少保護(hù)角等措施；反擊和繞擊皆防的，采取加強(qiáng)絕緣、線路避雷器、耦合地線等措施。

④同塔多回線路防雷擊同跳，一般遵循全線整體實(shí)施原則，實(shí)施的優(yōu)先順序一般為：增加絕緣子片數(shù)→加裝絕緣子并聯(lián)間隙→加裝線路避雷器。

3 覆冰造成的故障

（1）故障信息

2008年1月28日09：01時(shí)，220kV連陽(yáng)乙線陽(yáng)山站側(cè)主I、主II保護(hù)動(dòng)作，B相故障跳閘，重合不成功，三相跳閘，測(cè)距39km；連州電廠側(cè)主I、主II保護(hù)動(dòng)作，B相故障跳閘，重合不成功，三相跳閘，測(cè)距34.5km。

（2）查線結(jié)果

因清遠(yuǎn)地區(qū)遭遇一場(chǎng)八十年一遇的持續(xù)低溫凍雨雪天氣，在持續(xù)惡劣氣象環(huán)境下，導(dǎo)、地線的覆冰嚴(yán)重，共造成連陽(yáng)乙線33基桿塔斷線、倒桿事故。

（3）防治措施

造成本次廣東粵北地區(qū)嚴(yán)重覆冰事故的主要原因有：①山上、山下線段承受縱向不平衡張力超過(guò)桿塔承受的極限；②按運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，設(shè)計(jì)未能考慮極端情況；③缺乏有效的融冰措施是進(jìn)一步加劇了冰害的范圍。

為此，線路防治覆冰措施可按以下幾點(diǎn)進(jìn)行考慮：

①線路設(shè)計(jì)階段認(rèn)真調(diào)查氣象條件。除遵循設(shè)計(jì)規(guī)程外，氣象條件的組合應(yīng)盡量對(duì)當(dāng)?shù)氐臍夂蛱卣?、地理環(huán)境作詳細(xì)調(diào)查研究，了解歷年冰凌頻數(shù)、性質(zhì)、分布及危害等各方面情況，合理劃分冰區(qū)、確定覆冰厚度。

②合理選擇線路路徑。在勘測(cè)設(shè)計(jì)中，要合理選擇路徑，盡量避開(kāi)高山風(fēng)口、埡口、湖泊、水庫(kù)等容易覆冰地帶，尤其是高差變化大、陡峭、溫差交匯地區(qū)。對(duì)雨凇覆冰地段盡量不要出現(xiàn)跨越大檔距，合理控制耐張段長(zhǎng)度，對(duì)連續(xù)上下山區(qū)域，宜適當(dāng)增加耐張塔，必要時(shí)采用孤立檔進(jìn)行設(shè)計(jì)建造。

③增加桿塔、導(dǎo)地線的強(qiáng)度。對(duì)普通自立直線塔（酒杯塔、貓頭塔）平口下部、導(dǎo)線橫擔(dān)和地線支架等進(jìn)行強(qiáng)度校驗(yàn)，適當(dāng)提高其抗水平拉力強(qiáng)度。為減少或防止覆冰后鋼芯鋁絞線斷股、斷線，重覆冰區(qū)導(dǎo)線可采用高強(qiáng)度鋼芯鋁合金導(dǎo)線甚至復(fù)合軟芯鋁導(dǎo)線。復(fù)合軟芯鋁導(dǎo)線其芯線由碳素纖維和玻璃包覆組成，比普通鋼芯鋁絞線具有耐高溫、大容量、強(qiáng)度大、重量輕等優(yōu)點(diǎn)。

④加強(qiáng)運(yùn)行線路的冰情觀測(cè)。適當(dāng)?shù)卦O(shè)置線路觀冰臺(tái)站，發(fā)展新技術(shù)手段，實(shí)現(xiàn)線路覆冰情況的實(shí)時(shí)監(jiān)控，掌握覆冰發(fā)展情況，以便及時(shí)采取預(yù)防措施。

⑤除冰技術(shù)應(yīng)用方面。積極采用國(guó)內(nèi)外成熟有效的防冰、除冰措施，包括熱力除冰防冰、機(jī)械除冰、被動(dòng)防冰等方法的應(yīng)用。必要時(shí)可試點(diǎn)應(yīng)用電磁脈沖、溫控電熱帶等新技術(shù)、新方法。

4 施工質(zhì)量不良造成的故障

（1）事件經(jīng)過(guò)

2010年7月17日14：54時(shí)，清遠(yuǎn)220kV陽(yáng)燕乙線兩側(cè)開(kāi)關(guān)C相故障跳閘，重合不成功跳三相。陽(yáng)山站：主一縱聯(lián)保護(hù)、主二縱聯(lián)保護(hù)以及距離一段保護(hù)動(dòng)作；燕河站：主一縱聯(lián)保護(hù)、主二縱聯(lián)保護(hù)動(dòng)作。15：46時(shí)燕河站對(duì)220kV陽(yáng)燕乙線強(qiáng)送不成功，手合后加速保護(hù)動(dòng)作。

（2）查線結(jié)果

經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)220kV陽(yáng)燕乙線#4鐵塔C相耐張線夾（NY-300/40）承力鋼絞線斷線引起的，事后對(duì)斷裂的線夾進(jìn)行材質(zhì)分析及壓接工藝分析，認(rèn)定該起故障時(shí)由于耐張線夾液壓施工操作不滿足工藝要求，導(dǎo)致耐張線夾握力及抗拉強(qiáng)度大大降低，最終發(fā)生線夾鋼芯斷裂。

（3）防治措施

①切實(shí)加強(qiáng)線路工程施工管理，嚴(yán)格執(zhí)行架空線路施工及驗(yàn)收規(guī)范、液壓施工工藝規(guī)程等相關(guān)技術(shù)、管理標(biāo)準(zhǔn)，提高工程質(zhì)量。

②同時(shí)要大力開(kāi)展新投產(chǎn)線路紅外測(cè)溫工作，及時(shí)發(fā)現(xiàn)通流缺陷。

結(jié)語(yǔ)

輸電線路在輸電的系統(tǒng)中使重要的組成部分，對(duì)于老百姓的日常生活而言，重要作用不言而喻。在地理、環(huán)境與人文因素的影響下，輸電線路中會(huì)出現(xiàn)各種各樣的故障，針對(duì)這些故障提出相應(yīng)的防治促使，是輸電線路維護(hù)工作人員日常生活工作的重要任務(wù)，本文從影響電力運(yùn)行的外力破壞、雷擊、覆冰、施工質(zhì)量不良等案例進(jìn)行分析，提出了一系列的解決措施，以其提高輸電線路運(yùn)行的可靠性與安全性。

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