基于雷電分析的輸電線路快速故障查線方法探討

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雷電引起的跳閘事故頻發(fā)，雷擊跳閘事故嚴(yán)重影響供電安全以及供電系統(tǒng)穩(wěn)定性。因此，分析雷擊特征,快速查找出故障位置,對(duì)恢復(fù)供電具有重要的意義。

1 輸電線路雷電概述

雷電是一種大氣中放電現(xiàn)象，這類放電現(xiàn)象主要體現(xiàn)在兩方面：感應(yīng)雷以及直擊雷。

感應(yīng)雷的含義就是帶有一定數(shù)量電荷的云積層。如果導(dǎo)線和某重電荷發(fā)生反應(yīng)，原有電荷和現(xiàn)有電荷發(fā)生疊加就會(huì)產(chǎn)生過(guò)電壓的雷擊現(xiàn)象。

直擊雷則有兩種表現(xiàn)方式，其一就是雷電反射沖擊，主要過(guò)程是電桿塔或是避雷線遭受雷擊后，落雷點(diǎn)和導(dǎo)線的電壓差比線路絕緣的放電電壓還大時(shí)，就會(huì)導(dǎo)致導(dǎo)線遭受過(guò)電壓的沖擊。反擊雷通常會(huì)在受雷擊物體上留下雷擊痕跡，通常反擊雷反擊處為受雷擊物體的最高點(diǎn)以及接地點(diǎn)。其二是雷電環(huán)繞沖擊，主要過(guò)程為：在沒(méi)有避雷線路的情況下，直接擊中導(dǎo)線；在有避雷線的情況下，避雷針失效從而擊中導(dǎo)線。導(dǎo)線會(huì)出現(xiàn)過(guò)電壓現(xiàn)象，同時(shí)導(dǎo)致導(dǎo)線出現(xiàn)放電痕跡。

雷擊對(duì)電路主要的破壞有兩類：一是導(dǎo)線遭雷擊后產(chǎn)生過(guò)電壓現(xiàn)象造成電路短路，這也是雷電事故中電路跳閘的主要因素；二是導(dǎo)線遭雷擊后出現(xiàn)過(guò)電壓波，沿著導(dǎo)線路線影響變電所內(nèi)的工作，對(duì)變電所的電力工作造成安全隱患。

2 雷擊故障查線

2．1 故障查線流程

圖1 故障查線流程

調(diào)度通知：線路故障跳閘后，調(diào)度及時(shí)收集故障錄波、行波測(cè)距等相關(guān)信息，給出故障處理判斷信息，并將相關(guān)信息通知線路運(yùn)維管理單位。

故障反應(yīng)：在接收到電路故障的反饋信息后，維修部門要根據(jù)當(dāng)?shù)氐臍夂蚯闆r、雷電的具體位置、實(shí)時(shí)巡查情況等具體狀況來(lái)進(jìn)行信息的分析，簡(jiǎn)單推測(cè)出故障類別。

故障點(diǎn)查線：運(yùn)維單位根據(jù)初步判斷結(jié)果，在確保人員安全的前提下做好線路查找及現(xiàn)場(chǎng)勘察，認(rèn)真查找故障點(diǎn)，并根據(jù)故障類型，做好現(xiàn)場(chǎng)故障信息收集。

疑似故障點(diǎn)判斷：查找到故障點(diǎn)后，現(xiàn)場(chǎng)對(duì)故障點(diǎn)進(jìn)行判斷，分析故障類型，排除其他故障原因，確認(rèn)后將信息反饋至運(yùn)檢部門。

故障分析：發(fā)現(xiàn)故障點(diǎn)后，運(yùn)維單位及時(shí)組織開(kāi)展故障分析工作，在故障發(fā)生后3日內(nèi)按要求完成故障分析報(bào)告編制并報(bào)至上級(jí)公司。需要技術(shù)支持時(shí)應(yīng)及時(shí)匯報(bào)上級(jí)公司進(jìn)行協(xié)調(diào)，上級(jí)公司應(yīng)根據(jù)故障情況組織科研、設(shè)計(jì)單位專家參與現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查及故障分析。

2．2 故障查線方法

（1）故障查線前期準(zhǔn)備。輸電線路發(fā)生雷擊故障后，需收集的故障信息包括：故障時(shí)間、故障相別、線路重合閘（再啟動(dòng)）情況、故障測(cè)距（故障錄波測(cè)距、行波測(cè)距、保護(hù)測(cè)距等）、故障電流、雷電定位數(shù)據(jù)、在線監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)、氣象信息、線路臺(tái)賬信息、現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備情況、護(hù)線員報(bào)告以及其他與線路故障相關(guān)的信息，便為事故分析提供參考。

①故障錄波顯示圖。故障錄波顯示圖中的體現(xiàn)內(nèi)容較為廣泛，例如故障的持續(xù)時(shí)間、故障類別、故障的測(cè)距、電壓變異區(qū)間等。這些故障信息可以間接推測(cè)出故障的籠統(tǒng)性質(zhì)。雷擊導(dǎo)致的電弧短路是一種接近金屬質(zhì)地的問(wèn)題，九成以上都為單相接地故障，故障錄波顯示圖上的具體圖像為正弦波，通常故障時(shí)間較短。通常這類問(wèn)題可以通過(guò)重合電閘來(lái)進(jìn)行修復(fù)。故障錄波圖的主要表現(xiàn)信息顯示，故障電流量大，是普通電流的四倍之上。故障測(cè)距之間差值不大，之間沒(méi)有空缺或是交互。故障測(cè)距顯示了具體的故障區(qū)域。②雷電定位導(dǎo)航。這一導(dǎo)航系統(tǒng)的主要功能是進(jìn)行雷電位置的查找。在查找結(jié)果中可以體現(xiàn)出跳閘電路的雷擊時(shí)間點(diǎn)以及雷電嚴(yán)重程度和雷擊的具體位置及路線關(guān)聯(lián)的桿號(hào)和距離，進(jìn)行故障信息初步收集和分析，并對(duì)故障類型進(jìn)行初步判斷，綜合應(yīng)用基礎(chǔ)信息進(jìn)行故障查線范圍確定。同時(shí)故障測(cè)距的信息可以顯示具體故障位置。并結(jié)合以往線路跳閘的經(jīng)驗(yàn)、線路平斷面圖、雷電定位系統(tǒng)等進(jìn)行部分修正，以確定合理的查找范圍，縮短查找時(shí)間。

（2）制定故障查線方案。當(dāng)線路故障跳閘后，根據(jù)線路的狀態(tài)和故障查線方式辦理相應(yīng)的電力線路工作票，并制定故障查線方案：①根據(jù)初步判斷的故障類型與故障區(qū)段，制定故障查線方案。應(yīng)明確規(guī)定查線內(nèi)容、查線裝備、查線計(jì)劃、查線方式、查線線路區(qū)段、查線人員安排及查線注意事項(xiàng)等。②根據(jù)故障查線方案確定故障查找工作負(fù)責(zé)人、查線人員并劃分查線小組。備齊所需查線裝備并配發(fā)至各查線小組，應(yīng)注意確保各類工器具、儀器儀表均在檢驗(yàn)有效期內(nèi)且能夠正常使用，通訊設(shè)備保持暢通。③由工作負(fù)責(zé)人組織對(duì)全體故障查線人員，根據(jù)故障查線方案及相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)行安全技術(shù)交底。

同時(shí)，將故障的具體信息、分析所得的故障結(jié)論、故障現(xiàn)場(chǎng)狀態(tài)以及巡查的重心問(wèn)題對(duì)全體工作人員進(jìn)行詳細(xì)的解說(shuō)，讓人人都心知肚明。建議將故障的大概區(qū)域作為中點(diǎn)，向兩頭進(jìn)發(fā)進(jìn)行故障巡查。對(duì)于跳閘的疑惑部位進(jìn)行重點(diǎn)排查，提高工作質(zhì)量。相關(guān)的故障排查人員要認(rèn)真負(fù)責(zé)地進(jìn)行巡查工作，不得有一絲一毫的工作疏忽。在完成故障排查工作后，確?？梢晒收蠀^(qū)域的電路安全后，再對(duì)整體線路進(jìn)行故障排查工作，同時(shí)，可以在線路內(nèi)部采取交互巡查的方式進(jìn)行排查工作。

2．3 故障查線內(nèi)容

故障發(fā)生后，應(yīng)合理組織故障巡線人員進(jìn)行地面與登塔查線。發(fā)現(xiàn)與故障有關(guān)的可疑點(diǎn)時(shí),應(yīng)收集起來(lái)并進(jìn)行拍照，將故障點(diǎn)周圍情況作好記錄,作為事故分析的依據(jù)。

（1）地面查線。線路發(fā)生故障時(shí)，無(wú)論是否重合成功，均應(yīng)及時(shí)組織地面查線。地面查線的重點(diǎn)查找部位包括：桿塔基礎(chǔ)、接地裝置（接地電阻測(cè)量）及通道環(huán)境，主要包括接地裝置檢查、調(diào)查掌握現(xiàn)場(chǎng)天氣情況、現(xiàn)場(chǎng)地形、基礎(chǔ)放電痕跡、周邊居民調(diào)查情況等信息，注意掌握走廊環(huán)境的變化及故障設(shè)備的運(yùn)行狀況。

（2）高處查線（登塔或無(wú)人機(jī)）。地面查線未能發(fā)現(xiàn)故障點(diǎn)時(shí)，地面上不易看清楚的絕緣子、金具、導(dǎo)地線等線路部件閃絡(luò)痕跡等情況，應(yīng)采取高處查線。高處查線的重點(diǎn)查找部位包括：檢查引下線與塔身結(jié)合部位是否存在電流灼傷的痕跡；檢查絕緣子串（特別是兩端各1～2片絕緣子）是否有明顯閃絡(luò)痕跡；檢查導(dǎo)線側(cè)均壓環(huán)或絕緣子串附近導(dǎo)線上是否有明顯閃絡(luò)痕跡；檢查絕緣子串掛點(diǎn)附近塔材、金具上是否有明顯閃絡(luò)痕跡；檢查架空地線放電間隙是否有燒傷痕跡；檢查避雷裝置是否有動(dòng)作情況；若在塔身附近未找到閃絡(luò)痕跡，檢查檔內(nèi)導(dǎo)地線上是否有明顯閃絡(luò)痕跡。

進(jìn)行高處查線檢查前，應(yīng)確認(rèn)作業(yè)范圍，攜帶好專用安全工器具，并采取相應(yīng)的安全措施。

3 雷擊故障防范建議

以故障分析、線路“六防”等為切入點(diǎn)，收集近年來(lái)輸電線路各類典型雷電故障案例，深入分析故障原因、總結(jié)規(guī)律并進(jìn)行防雷知識(shí)儲(chǔ)備，結(jié)合輸電線路雷擊跳閘分析與雷電定位系統(tǒng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù), 對(duì)新建線路優(yōu)選線路走廊，降低地線保護(hù)角設(shè)計(jì)，或?qū)讚酎c(diǎn)有針對(duì)性地采取防雷輔助措施如降低桿塔接地電阻、架設(shè)耦合地線采用不平衡絕緣方式、裝設(shè)自動(dòng)重合閘、采用消弧線圈接地方式安裝線路避雷器，降低線路雷擊跳閘率，最重要的一點(diǎn)，加強(qiáng)線路的運(yùn)行維護(hù)，提高其質(zhì)量，確保線路處于在控、可控狀態(tài)。

4 結(jié)語(yǔ)

總而言之，輸電線路的雷擊事故嚴(yán)重影響電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行?？茖W(xué)分析雷電事故的潛在原因，總結(jié)出一套行之有效的快速查找故障的方法，對(duì)于輸電線路的運(yùn)維搶修具有重要的意義。