架空線路的常見問題研究

何浩

摘 要：文章介紹了架空輸電線路與自然氣象條件相關(guān)的一些常見問題，對架空輸電線路在夏季防雷和冬季除冰的問題做了重點研究，提出了自己一些實踐中總結(jié)的措施。

關(guān)鍵詞：架空線路；常見問題；防雷；破冰

中圖分類號：TM755 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1006-8937（2016）18-0101-01

1 氣象條件對于輸電線路的影響

相較于電力電纜，由于架空線路易于制造和敷設(shè)、成本較低，故廣泛應(yīng)用于遠(yuǎn)距離輸電中。這使得架空線路具備線路長、區(qū)域廣、跨越地形復(fù)雜的特點。由于架空線路的這些特點，使得它較于其他設(shè)備更容易受到氣象條件的影響。

盡管架空線路始終是暴露在空氣中的，但在不同狀態(tài)下氣象條件對其的影響是不同的。下面分類進(jìn)行分析。

1.1 正常運行的線路

目前架設(shè)的架空線路通常都帶有避雷線，在剛架設(shè)時很少受到氣象條件的影響。但在長期運行中，空氣中的灰塵和水分會臟污絕緣子，使得高壓線路可能發(fā)生電暈放電現(xiàn)象。這將使得電能損耗增大，降低電能質(zhì)量，從而妨礙電網(wǎng)經(jīng)濟(jì)運行，干擾無線電通訊。而且空氣中的雜質(zhì)和水分還會腐蝕導(dǎo)線表面，老化絕緣，使線路設(shè)備的使用壽命減少。

1.2 故障線路

當(dāng)線路出現(xiàn)永久性接地、斷線或相間短路等狀況時，架空線路易于受到強(qiáng)烈氣象條件的影響。雖然氣象條件發(fā)生劇烈變化的概率較少，但一旦發(fā)生將造成重大損失和傷亡。

1.3 障礙線路

線路發(fā)生障礙是指線路的瞬間短路現(xiàn)象，很多時候是受到微小天氣變化的影響。如風(fēng)吹導(dǎo)線，使導(dǎo)線搖擺而縮短了相間距離，產(chǎn)生相間閃絡(luò)現(xiàn)象，空氣潮濕引起絕緣子沿面放電。雖然小障礙對于整體供電可靠性的影響不大，但可能會使得繼電保護(hù)和自動裝置發(fā)生誤動作，對線路的穩(wěn)定運行不利。

1.4 檢修的線路

由于線路檢修是露天作業(yè)，因此惡劣的氣象條件將對線路檢修工作帶來多種不變。比如在暴風(fēng)雨天氣，檢修工作是不能進(jìn)行的。而惡劣天氣又常導(dǎo)致用電負(fù)荷激增，使得輸電線路在惡劣條件下承擔(dān)更多的工作負(fù)荷。在檢修時，不僅要考慮負(fù)荷問題，還要考慮到氣象條件的制約，巧做安排。

從整體上看，在平時的運行中，較為溫和的氣象條件對于輸電參數(shù)也有一定的影響。比如氣溫主要影響線路阻抗和導(dǎo)線的載流量；氣壓對線路電暈的臨界電壓有直接影響；風(fēng)會引起導(dǎo)線的擺動，改變各電力設(shè)備間以及與其他介質(zhì)間的相對距離，從而影響絕緣；降水過多對地理環(huán)境造成影響，使得電桿基礎(chǔ)不穩(wěn)，影響到輸電線路的工作。

就重慶來說，其所轄區(qū)域多為西南部山區(qū)，輸電線路的運行主要受到夏日雷擊的影響。而近幾年來，冬日氣溫較低所帶來冰雪覆蓋線路問題，對于寒冬時期的正常送電也帶來了一定的困擾。本文將結(jié)合實踐中的經(jīng)驗對夏冬時節(jié)的架空線路問題做逐一探討。

2 架空線路防雷問題

高壓架空線路故障主要有兩點：機(jī)械損壞引起的故障和電氣損壞的故障。而雷擊對這兩方面都有損壞，引起過電壓損壞桿塔、絕緣子的機(jī)械性能，引起的過電流也易于導(dǎo)致跳閘斷電現(xiàn)象。在夏日比較常發(fā)的是雷弧擊斷故障。在雷雨天氣情況下，直擊雷或者附近的感應(yīng)雷引發(fā)相間閃絡(luò)現(xiàn)象，嚴(yán)重的話會導(dǎo)致相間短路而斷線。這種故障與短路故障相近，較難分別出來，也比較難判斷是否已經(jīng)斷線。

在輸電線路雷擊問題中主要解決的就是雷電流和過電壓的問題。雷電流是架空線遭雷擊時泄入大地的電流。通?？稍跅U上或者是避雷針上用磁鋼棒測出雷電流的幅值。其幅值Im并不是一個固定值，而是與當(dāng)?shù)氐臍庀髼l件有關(guān)。不過其分布是有一定規(guī)律的，我們通過大量實際測量，結(jié)合統(tǒng)計等科學(xué)手段正確估算出概率。根據(jù)我國許多地區(qū)雷電流的實測數(shù)據(jù)表明：雷電流發(fā)生的波頭時間與雷電流幅值成同樣的趨勢，和桿塔高度無明顯關(guān)系。

而過電壓當(dāng)中最難防范的通常就是繞擊問題。繞擊是一種不按常規(guī)的雷擊方式。正常情況下雷電對有架空地線的輸電線路發(fā)生放電作用主要是指雷電對架空地線放電，然而雷電卻繞過架空地線對輸電導(dǎo)線進(jìn)行放電，這就是通常說的繞擊。

對于輸電線路的防雷措施，在實際工作可總結(jié)為以下幾點。

2.1 架空避雷線

利用架空避雷線的屏蔽作用來保護(hù)輸電線路是慣常采用的方法。該方法不但具備防雷電直對導(dǎo)線直擊，而且還可分流，防止導(dǎo)線過熱燒毀。另一方面，該方法成本較高，對于雷電繞擊的防范效果較差，一旦使用不當(dāng)，容易造成雷電反擊。

2.2 限制過電壓

可以采用氧化鋅避雷器，為雷電流提供低阻抗通路。當(dāng)雷擊所造成的電壓幅值達(dá)到一定程度時，可以有效地截斷工頻續(xù)流，使雷擊過電壓和配電線路感應(yīng)出的過電壓得到限制。

2.3 減少線路的雷擊跳閘率

可通過架設(shè)耦合地線的方法。雖然此法不能減少繞擊率，但可以在桿塔受到雷擊時起到分流和耦合作用，從而降低桿塔絕緣上所承受電壓，提高線路耐雷的水平。

2.4 安裝預(yù)放電避雷針防繞擊

分析輸電線路的由其長期運行、現(xiàn)場實測和模擬試驗等獲得的數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，雷電繞過避雷線直擊導(dǎo)線的概率受到避雷線對邊導(dǎo)線的保護(hù)角和桿塔高度等的影響。

而預(yù)放電避雷針能夠比傳統(tǒng)的避雷針提前放電，重復(fù)而不間斷的將動態(tài)雷閃產(chǎn)生出的高頻脈沖電壓送至針尖，從而觸發(fā)針尖的空氣發(fā)生電離，提前放電。形成向上先導(dǎo)，然后在空中與雷云所產(chǎn)生的下行先導(dǎo)閃接，最終完成防繞擊的目的。

另外，由于架空線路的敷設(shè)是露天的，受到風(fēng)吹雨淋、霜打日曬，尤其是夏季西南地區(qū)多酸雨，當(dāng)雨水進(jìn)入到導(dǎo)線的內(nèi)部時，將在導(dǎo)線的表面形成腐蝕孔，致使這些部位應(yīng)力集中，容易斷線。

3 冰雪災(zāi)害

南方發(fā)生冰雪災(zāi)害的概率比較小，在沒有發(fā)生災(zāi)害之前，很難引起供電企業(yè)的足夠重視，或是對冰雪災(zāi)害的防范意識不足，不愿意在這方面投入成本。然而，隨著國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展對于供電質(zhì)量要求的提高，目前供電最首要的是要保證安全可靠連續(xù)，而不是為了不麻煩、節(jié)約一點小成本，而導(dǎo)致災(zāi)害天氣對供電造成影響，損害社會經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)和居民生活質(zhì)量。

①由于西南地氣較為溫暖，很少出現(xiàn)冬季連續(xù)降雪的冰凍天氣，在很多架空線路的搭設(shè)之初沒有對于冰雪覆蓋情況做充分的估計。2010年冬天，重慶進(jìn)入了多年來最冷的一年，包括主城在內(nèi)降雪，導(dǎo)致部分地區(qū)能源緊張，限電限氣。聯(lián)想到08年的南方冰雪災(zāi)害，所帶來的幾十年不遇低溫、雨雪等冰凍災(zāi)害所給輸電線路帶來的毀滅性打擊，以今年的工作為體會出發(fā)，探討一下相關(guān)思考和所得到的啟示。

在冬季用電高峰到來前，應(yīng)當(dāng)對所有的架空線路進(jìn)行一次大檢修。特別要關(guān)注之前出現(xiàn)過事故的線路。

②入冬之后，應(yīng)當(dāng)注重收集低溫天氣的相關(guān)氣象預(yù)報資料，提前思考出相關(guān)預(yù)防控制措施，各級各層應(yīng)按照以前低溫情況下所反映出的信息，有針對性地對轄區(qū)線路進(jìn)行特殊的巡視。一旦出現(xiàn)線路上有覆冰現(xiàn)象，應(yīng)當(dāng)立即采取措施有效除冰，若需要還應(yīng)當(dāng)申請停電除冰。

③在惡劣天氣來臨之前應(yīng)當(dāng)全面地進(jìn)行排查和消除輸電線路的隱患和缺陷，組織和加強(qiáng)對運行和檢修人員的相關(guān)技能培訓(xùn)，積極及時地了解和普及先進(jìn)科學(xué)的除冰方法和工藝以及購置相關(guān)設(shè)備。

④做好保桿、保線措施，不僅要重視線路的情況，而且要檢查覆冰地段桿塔自身的運行狀況， 對桿塔拉線， 特別是耐張桿各側(cè)拉線必須逐根進(jìn)行檢查， 重新調(diào)整拉線受力情況， 確保拉線調(diào)緊、桿身受力均勻。

⑤對以前所留下來的相關(guān)災(zāi)害防控資料，尤其是線路檢修資料要引起足夠的重視，做好借鑒工作。

⑥對于無法快速解決的問題，應(yīng)當(dāng)根據(jù)本次災(zāi)害的情況，做好線路覆冰資料的收集，整理出準(zhǔn)確和詳盡的覆冰記錄資料，在冰凍天氣過后的用電淡季時重點對其進(jìn)行整修。對于不能滿足要求的線路、桿塔或是導(dǎo)線排列方式等，要有計劃、分批次地進(jìn)行改造或更換工作。

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