輸配電及用電工程線(xiàn)路安全運(yùn)行問(wèn)題及技術(shù)分析

楊棟材 胡慶東

摘要：本文筆者分析了研究輸配電及用電工程線(xiàn)路安全運(yùn)行的影響因素，并提出了優(yōu)化安全運(yùn)行技術(shù)應(yīng)用的策略。

關(guān)鍵詞：輸配電工程；線(xiàn)路安全運(yùn)行；供電效果

一、輸配電及用電工程線(xiàn)路基本概述

輸配電及電氣工程線(xiàn)路主要是將變電站的電力輸送到電力系統(tǒng)輸配電變壓器，然后通過(guò)輸配電變壓器將電力輸送到電力用戶(hù)終端的載體。輸配電及電力工程線(xiàn)路主要負(fù)荷輸送高、低壓電力，但無(wú)論何種形式的輸電形式，都必須以保證輸電的穩(wěn)定性和安全性為前提。

輸配電、電氣工程線(xiàn)路的組成部分主要包括導(dǎo)線(xiàn)、絕緣子、桿塔、避雷導(dǎo)線(xiàn)、金屬配件等，導(dǎo)線(xiàn)主要由耐腐蝕、耐磨、導(dǎo)電性好的材料組成。絕緣體用于維護(hù)導(dǎo)體和塔，使其不導(dǎo)電；塔主要連接和支撐導(dǎo)體和避雷針，形成線(xiàn)路間的安全長(zhǎng)度和距離，該硬件的主要功能是加強(qiáng)導(dǎo)線(xiàn)和絕緣子。

二、輸配電及用電工程線(xiàn)路安全運(yùn)行影響因素

（一）氣候方面

各地氣候條件的差異給輸配電線(xiàn)路和電力工程線(xiàn)路的維護(hù)架設(shè)帶來(lái)了很大的困難。例如，一些極端天氣、暴雨、暴風(fēng)雪和暴雨會(huì)對(duì)輸配電線(xiàn)路和電氣工程線(xiàn)路的安全產(chǎn)生一定的影響，導(dǎo)致供電不符合工程設(shè)計(jì)要求。在環(huán)境方面，根據(jù)調(diào)查和分析的結(jié)果，大多數(shù)輸配電和電氣工程線(xiàn)路都位于環(huán)境相對(duì)復(fù)雜的山區(qū)或森林地區(qū)。在這種情況下，供電線(xiàn)路終端不能保證大面積的電力安全和可靠性。

（二）冰害因素

從冰閃機(jī)理來(lái)看，輕覆冰條件下絕緣子的閃絡(luò)仍是冰污結(jié)合形成的閃絡(luò)，與絕緣子表面積污、冰電導(dǎo)率等密切相關(guān)，常在融冰期間發(fā)生冰閃，其放電電弧沿絕緣子表面發(fā)展。調(diào)查表明不少線(xiàn)路覆冰前絕緣子表面已存一定污穢，覆冰過(guò)程中過(guò)冷卻水的電導(dǎo)率與當(dāng)時(shí)的大氣環(huán)境狀態(tài)和參數(shù)相關(guān)，影響冰閃特性的污穢實(shí)際上是表面已存污穢和覆冰過(guò)程中濕污沉降的疊加。冰層中的導(dǎo)電離子會(huì)向表面遷移，致使冰表面離子濃度最大，在融冰時(shí)則形成高電導(dǎo)率的水膜，從而降低冰閃電壓。輕覆冰時(shí)的冰閃機(jī)理及過(guò)程與污閃相似，增大爬電距離和線(xiàn)路污穢的清掃是防止輕覆冰閃絡(luò)的有效措施，如在塔頭間隙尺寸允許時(shí)增加絕緣子片數(shù)和串長(zhǎng)，在雨雪冰凍天氣前清掃。重覆冰條件下絕緣子閃絡(luò)與冰柱形狀、冰凌橋接程度密切相關(guān)，其放電電弧沿冰柱及冰凌橋接面直接發(fā)展。一般來(lái)說(shuō)，覆冰厚度隨線(xiàn)路所處區(qū)域的海拔高度增加，而低溫冰凍天氣的持續(xù)時(shí)間是覆冰厚度的主要影響因素。為提高絕緣子冰閃電壓，可采用不同傘徑絕緣子間插的方式、采用V型串和倒V串等布置、雙聯(lián)串應(yīng)增大串間距，防止冰凌直接橋接，試驗(yàn)表明其50%閃絡(luò)電壓得到了一定程度的提高。

（三）雷擊因素

從運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)來(lái)看，雷電繞擊與線(xiàn)路所處位置的局部地形密切相關(guān)，一般來(lái)說(shuō)，當(dāng)線(xiàn)路兩側(cè)地面傾斜角較大，如位于山頂、沿山脊走向時(shí)，由于線(xiàn)路兩側(cè)暴露弧段增大，兩邊相均可能遭受繞擊。當(dāng)線(xiàn)路一側(cè)地面傾斜角較大，如沿山腰走向時(shí)，上邊坡側(cè)暴露弧段減小，下邊坡側(cè)暴露弧段增大，下坡側(cè)邊相易遭受繞擊。避雷線(xiàn)和大地為導(dǎo)線(xiàn)提供屏蔽作用，由于局部地形和相對(duì)位置的不同，屏蔽作用也相應(yīng)變化。直流輸電線(xiàn)路還需考慮線(xiàn)路的極性，由于雷云對(duì)地放電中約75%--90%為負(fù)極性雷，直流輸電線(xiàn)路的正極性導(dǎo)線(xiàn)在負(fù)極性雷作用下，易于產(chǎn)生上行先導(dǎo)，更易遭受雷擊而發(fā)生閃絡(luò)。

三、輸配電及用電工程線(xiàn)路防治措施

（一）建立運(yùn)維大數(shù)據(jù)綜合分析系統(tǒng)

結(jié)合冰區(qū)、風(fēng)區(qū)、污區(qū)、雷電活動(dòng)區(qū)、山火易發(fā)區(qū)等數(shù)據(jù)及線(xiàn)路數(shù)據(jù)、地理數(shù)據(jù)、運(yùn)行數(shù)據(jù)、氣象/微氣象數(shù)據(jù)等，構(gòu)建輸電線(xiàn)路全域數(shù)據(jù)系統(tǒng)。通過(guò)數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)，獲取特性及規(guī)律，建立各類(lèi)故障分析模型，實(shí)現(xiàn)線(xiàn)路故障分析預(yù)警、線(xiàn)路設(shè)備和運(yùn)行狀態(tài)評(píng)價(jià)等高級(jí)應(yīng)用功能，為極端氣候減災(zāi)防災(zāi)、應(yīng)急搶修提供決策參考，為差異化設(shè)計(jì)和運(yùn)行維護(hù)提供技術(shù)依據(jù)。

（二）研發(fā)自動(dòng)化檢測(cè)裝置和機(jī)械化檢修設(shè)備

隨著電壓等級(jí)的提高和線(xiàn)路數(shù)量、長(zhǎng)度的增加，為提高運(yùn)維效率，輸電線(xiàn)路的巡檢、監(jiān)測(cè)、檢測(cè)、檢修技術(shù)及裝備需進(jìn)一步向自動(dòng)化、機(jī)械化、智能化方向發(fā)展。在輸電線(xiàn)路狀態(tài)監(jiān)測(cè)和檢測(cè)方面，利用在線(xiàn)監(jiān)測(cè)和巡檢平臺(tái)增強(qiáng)輸電線(xiàn)路的狀態(tài)感知能力，并結(jié)合信息、通信和計(jì)算機(jī)技術(shù)構(gòu)建智能輸電網(wǎng)。但監(jiān)測(cè)裝置在實(shí)際應(yīng)用中故障較多，多反映在電子器件的可靠性、電源等方面，需進(jìn)一步研發(fā)狀態(tài)穩(wěn)定、性能可靠、運(yùn)行壽命長(zhǎng)、耐候性好的在線(xiàn)監(jiān)測(cè)設(shè)備。在巡檢平臺(tái)方面，應(yīng)加大無(wú)人機(jī)巡線(xiàn)技術(shù)的研究和應(yīng)用，利用機(jī)上配備的可見(jiàn)光檢測(cè)儀、紅外成像儀、紫外成像儀、機(jī)載激光雷達(dá)等對(duì)線(xiàn)路進(jìn)行巡視，為滿(mǎn)足現(xiàn)場(chǎng)實(shí)用要求，需研制遙控距離達(dá)到30 km及以上的長(zhǎng)距離無(wú)人機(jī)巡檢系統(tǒng)，并具備飛行穩(wěn)定控制、GPS自主線(xiàn)路導(dǎo)航控制、地理匹配自動(dòng)控制、線(xiàn)路桿塔自動(dòng)跟蹤等飛行控制功能，使無(wú)人機(jī)巡線(xiàn)向全自動(dòng)化方向發(fā)展。

（三）研究多種監(jiān)測(cè)方式相結(jié)合的一體化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

在極端氣候和大范圍自然災(zāi)害條件下，及山區(qū)、高原、凍土區(qū)等地區(qū)，電網(wǎng)設(shè)備監(jiān)測(cè)方法受到極大限制。為從全局、全天候、全天時(shí)動(dòng)態(tài)探測(cè)線(xiàn)路的狀態(tài)，有必要深入研究衛(wèi)星廣域遙感遙測(cè)技術(shù)。衛(wèi)星遙感技術(shù)可在大范圍災(zāi)害天氣下對(duì)輸電線(xiàn)路走廊的地形、地質(zhì)、植被、輸電線(xiàn)路狀況等進(jìn)行廣域監(jiān)測(cè)，包括桿塔損毀監(jiān)測(cè)、地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)、走廊山火監(jiān)測(cè)等，為線(xiàn)路故障搶修提供有效的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)。對(duì)于超、特高壓輸電線(xiàn)路集中分布的重要輸電通道，應(yīng)構(gòu)建多種監(jiān)測(cè)方式相結(jié)合的立體化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。

（四）強(qiáng)化防雷技術(shù)

雷電防護(hù)技術(shù)在輸配電工程線(xiàn)路中的應(yīng)用較為復(fù)雜，技術(shù)人員應(yīng)根據(jù)工程施工的實(shí)際情況采取不同的方法。具體來(lái)說(shuō)，防雷技術(shù)的應(yīng)用有兩個(gè)關(guān)鍵指標(biāo)，即線(xiàn)路的防雷水平和雷擊發(fā)生時(shí)的跳閘率。第一步是設(shè)置輸配電線(xiàn)路和電氣工程線(xiàn)路，應(yīng)選擇對(duì)線(xiàn)路有防雷作用的線(xiàn)路，以降低線(xiàn)路擊中的概率。在此過(guò)程中，技術(shù)人員應(yīng)做好感應(yīng)電壓的耦合和分配，以提高技術(shù)應(yīng)用的有效性；第二步是控制塔在10q處的地面阻力，這樣不僅可以起到防雷的作用，還可以提高線(xiàn)路運(yùn)行的防雷能力，從而減少雷擊的發(fā)生。第三步是通過(guò)建立耦合導(dǎo)線(xiàn)來(lái)增加耦合效應(yīng)，從而降低絕緣子的電壓部分，從而形成分流流。

結(jié)語(yǔ)

綜上所述，在輸配電及用電工程線(xiàn)路的運(yùn)行過(guò)程中，采用多種防治措施能夠控制氣候環(huán)境問(wèn)題帶來(lái)的影響，通過(guò)建立信息化輸配電及用電工程線(xiàn)路系統(tǒng)能夠降低質(zhì)量、人為以及后期維護(hù)因素造成的影響。

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