220kV輸電線路運行維護與關(guān)鍵技術(shù)研究

國網(wǎng)江蘇省電力有限公司蘇州供電分公司 陳 磊 唐 璜

1 引言

社會工業(yè)化的現(xiàn)代化發(fā)展，使得電力能源需求持續(xù)增加，這為電力輸送系統(tǒng)增加了負擔(dān)，為了保障電力系統(tǒng)的有效運行，要強化220kV 輸電線路運行維護。220kV 輸電線路工作主要包括狀態(tài)維護、定期維護與后期維護三個方面，通過對故障地點的數(shù)據(jù)測量，統(tǒng)計出常見的輸電線路缺陷，有效杜絕220kV 輸電線路故障，推動我國經(jīng)濟發(fā)展。

2 220kV 輸電線路運行故障來源

2.1 鳥類異物

鳥類會在220kV 輸電線路上停留，甚至?xí)陔娋€桿上進行筑巢繁殖，在鳥類活動時易破壞線路，同時鳥類叼著物品站在輸電線路上時，容易出現(xiàn)電路斷路或短路故障。此外，鳥類在220kV 輸電線路周圍活動，還會引發(fā)雜物碰撞輸電線路的情況，或是在大風(fēng)天氣等自然因素的作用下，雜物被吹附到輸電線路上，引發(fā)220kV 輸電線路故障。

2.2 污閃雷擊

220kV 輸電線路的表面絕緣物質(zhì)被直接暴露在自然環(huán)境中，長時間的使用過程中，在電荷作用下其會吸附灰塵，降低了線路的絕緣效果，若此時出現(xiàn)大霧或大雨等天氣，將出現(xiàn)輸電線路污閃問題。由于我國陸地面積廣闊，220kV 輸電線路基本覆蓋了所有區(qū)域，部分地區(qū)的海拔較高，或是處于離城市中心較遠的偏僻地區(qū)，這些地區(qū)容易出現(xiàn)線路雷擊問題，且220kV 輸電線路受雷擊跳閘后無法及時解決，為地方人民的生命財產(chǎn)安全帶來嚴(yán)重威脅。雖然現(xiàn)階段一些地區(qū)開始使用并架雙回的方式進行電能輸送，其能夠有效提高電能輸送質(zhì)量，但對于雷擊防護效果并不明顯，無法防止污閃雷擊造成的220kV 輸電線路損害。

2.3 人為因素

220kV 輸電線路運行過程中，人為因素造成的安全隱患主要表現(xiàn)在人為破壞與工作人員技術(shù)兩個方面。一方面電力資源的運行設(shè)備市場價值較高，而長距離的輸電線路又為不法分子提供了作案條件，其惡意破壞輸電線路，盜取其中的塔桿材料，或是其他金屬材料，轉(zhuǎn)手進行售賣，獲取高額利潤。另一方面，據(jù)調(diào)查，每年發(fā)生的220kV 輸電線路安全事故中，有三分之一的事故原因是工作人員粗心，或是操作失誤所造成的。220kV 輸電線路運行管理的專業(yè)性較強，需要從業(yè)人員具備較高的作業(yè)素質(zhì)，部分地區(qū)的輸電線路管理技術(shù)較為落后，無法避免出現(xiàn)指揮操作失誤等問題，經(jīng)常出現(xiàn)塔桿被撞壞、電線漏電等問題。

此外，220kV 輸電線路維護故障人為因素不僅包括電網(wǎng)管理人員及不法分子，同時居民用戶的操作不規(guī)范，也會影響輸電線路的正常運行。部分個人用戶的用電安全意識不到位，企業(yè)用電維護管理技術(shù)人員缺乏實操技能經(jīng)驗[1]。

3 220kV 輸電線路運行維護需求分析

3.1 線路維護安全性需求

科學(xué)技術(shù)水平的提升，為220kV 輸電線路作業(yè)效率帶來了積極影響，其直觀表現(xiàn)就是增強了線路輸電效率。從電網(wǎng)組成結(jié)構(gòu)來看，輸電線路是其重要組成部分，若想進一步增強220kV 輸電線路作業(yè)質(zhì)量，不僅要優(yōu)化相關(guān)部件的控制及設(shè)計水平，更要選擇質(zhì)量更高的新型材料，完善輸電線路設(shè)計及電器控制系統(tǒng)，保證線路運行安全。部分地區(qū)的220kV 輸電線路復(fù)雜多變，不僅面臨著蜿蜒的地理地貌，更要防備自然災(zāi)害，降低外在環(huán)境因素對輸電線路造成的安全威脅。此外，對于220kV 輸電工程，需要對傳統(tǒng)輸電線路運行維護模式進行改革創(chuàng)新，建立現(xiàn)代化管理模式，能夠有效提升輸電效率，雖然其會增加輸電成本，但能夠有效保障輸電線路的安全性。

3.2 線路維護效率性需求

220kV 輸電線路維護是一個整體的工作流程，在設(shè)備生產(chǎn)技術(shù)與運行管理技術(shù)不斷革新的同時，對于輸電線路運行維護效率提出一定需求。盡量實現(xiàn)不同作業(yè)環(huán)節(jié)的自動化監(jiān)管，達到高效化管理的同時，合理分配輸電管理時間。采用先進的SCADA 系統(tǒng)，完成220kV 輸電線路數(shù)據(jù)采集及監(jiān)控，實現(xiàn)對輸電網(wǎng)的自動化管理，電網(wǎng)工作人員只需要進行操作管理，不需要工人值班輪守，便于完成高效化電網(wǎng)控制。

重視220kV 輸電線路運行維護技術(shù)革新，實現(xiàn)電網(wǎng)技術(shù)人員集中化管理，一定程度上提高了輸電線路的管理效率，提升相關(guān)人員工作水平。根據(jù)不同輸電線路區(qū)域特點，進行相對應(yīng)的運行維護處理措施，如高海拔區(qū)域220kV 輸電線路需要具備較高的穩(wěn)定性，其在運行環(huán)節(jié)受自然環(huán)境的影響效果較為明顯。實際管理環(huán)節(jié)，通過對當(dāng)?shù)丨h(huán)境數(shù)據(jù)的采集分析，對輸電線路的輸電功率進行動態(tài)化控制，并將這些參數(shù)數(shù)據(jù)進行收集傳輸，重視信息化輸電線路建設(shè)[2]。

3.3 線路維護智能需求

隨著社會現(xiàn)代化程度的不斷提高，傳統(tǒng)人工控制模式已經(jīng)無法適應(yīng)220kV 輸電線路運行維護管理工作發(fā)展需求，結(jié)合自動化技術(shù)進行智能維護已成為主流管理模式。通過電網(wǎng)輸電線路與計算機系統(tǒng)的有效結(jié)合，提高信息整合效率，重視網(wǎng)絡(luò)處理，進行具有針對性的精密管理與控制，提高運行維護結(jié)果的準(zhǔn)確性。

在滿足地方輸電線路維護管理發(fā)展需求的同時，降低電網(wǎng)人力資源成本，提高輸電線路安全，為地區(qū)經(jīng)濟的穩(wěn)定發(fā)展提供充足的能源。依托自動化技術(shù)中的一體化控制中心，支撐220kV 輸電線路運行管理過程中的檢測、控制和預(yù)警等多種功能要求，令電網(wǎng)行業(yè)的整體工作質(zhì)量得到顯著提升。降低人工成本和220kV 輸電線路運行維護時的風(fēng)險系數(shù)，使我國的電網(wǎng)輸電能力大大增強，便于相關(guān)工程開展。

4 220kV 輸電線路運行維護優(yōu)化的關(guān)鍵技術(shù)探討

當(dāng)前，220kV 輸電線路的運行維護系統(tǒng)升級，要針對線路故障來源結(jié)合電氣自動化、計算機技術(shù)，進行針對性的線路管理優(yōu)化。將輸電線路運行過程中的數(shù)據(jù)進行收集，通過智能化處理，完善整個輸電系統(tǒng)，提高輸電線路的故障自動化處理能力，增強輸電線路管理體系中的各項功能。

4.1 加強鳥類異物監(jiān)管

針對鳥類異物對220kV 輸電線路造成的負面效果，技術(shù)人員要制定相應(yīng)的管理方案，在保護原本生態(tài)環(huán)境的基礎(chǔ)上，對輸電線路進行定向優(yōu)化。如利用鋁合金制作防鳥擋板，在220kV 輸電線路的瓷瓶處進行擋板安裝，輸電過程中，整個電網(wǎng)線路會形成一種電波，對鳥類起到驅(qū)逐作用，有效降低鳥類在輸電線路上停留的概率。電網(wǎng)工作人員要定期組織人員，對輸電線路周圍的鳥巢、大型異物進行清理，或是將其轉(zhuǎn)移至樹枝等安全區(qū)域，確保220kV 輸電線路運行質(zhì)量的同時，降低對自然環(huán)境的破壞，保障輸電線路有效運行。電網(wǎng)企業(yè)要同有關(guān)部門協(xié)作，加強媒體宣傳，盡量避免居民在220kV 輸電線路周圍危險區(qū)域進行放風(fēng)箏等活動，降低異物對輸電線路造成損壞的可能性，實現(xiàn)全民性的輸電線路的維護管理。

此外，利用無人機巡視技術(shù)，能夠有效提高輸電線路鳥類異物監(jiān)管效率，傳統(tǒng)巡檢員一天才能完成5～8km 的線路巡檢任務(wù)，但無人機在技術(shù)人員的操控下，2h 就能完成10km 的線路巡檢任務(wù)，極大地提高了輸電線路巡檢效率。另外，無人機巡檢技術(shù)還可以在無人機上搭載照相系統(tǒng)，技術(shù)人員在發(fā)現(xiàn)輸電線路桿塔缺陷、線路受損等情況時，可以對問題發(fā)生地點進行近距離拍照，不會對作業(yè)人員造成意外損害，并將相關(guān)數(shù)據(jù)進行收集。在現(xiàn)代化科學(xué)技術(shù)的支持下，諸如紅外熱像儀等技術(shù)的普及，能夠?qū)崿F(xiàn)無人機對多個地段的輸電線路進行多角度偵察，完成巡檢控制數(shù)據(jù)鏈[3]。

4.2 設(shè)立防雷預(yù)警系統(tǒng)

針對220kV 輸電線路污閃問題，工作人員可以通過定期清洗絕緣子，或是在輸電線路上涂抹清洗液，將對防污閃有效的材料涂抹到絕緣子上，提高輸電線路的防污閃能力。為避免清洗過程中發(fā)生漏電事故，應(yīng)盡量選擇絕緣材料進行不同輸電線路搭接，如硅膠套等，其不可擊穿的物理特點，還能夠增強輸電線路的防污效果。

針對雷擊造成的220kV 輸電線路事故，應(yīng)設(shè)立防雷預(yù)警系統(tǒng)，常見的如安裝避雷針，完善線路絕緣設(shè)置，阻隔雷電傳導(dǎo)行為?？梢詫⑾〉木€圈接地，并將其與避雷器相連，通過I 類試驗的SPD電涌保護器，對避雷系統(tǒng)進行保護，根據(jù)數(shù)據(jù)庫中的已有數(shù)據(jù)，對SPD 電涌保護器的振動偏差、溫升運行狀態(tài)等項目進行監(jiān)控，排查輸電線路中的工作故障，防止出現(xiàn)建弧現(xiàn)象。此外，對于部分城市220kV 輸電線路項目，其電氣設(shè)計水平要求較高，不僅要具備基本的電能輸送功能，更要建立防雷預(yù)警系統(tǒng)。通過建立有效的重合閘，在輸電線路故障未發(fā)生時，幫助檢修人員找到有可能存在輸電故障的環(huán)節(jié)，制定合理的線路維修方案，提高完善輸電線路生命周期以及質(zhì)量，最終降低雷電跳閘事故的發(fā)生概率。

4.3 優(yōu)化居民用電線路

輸電線路安全事故的發(fā)生同人為因素有著重大關(guān)系，強調(diào)220kV 輸電線路細節(jié)管理，提高居民安全意識，確保居民對于輸電線路安全作業(yè)的正確認(rèn)知。居民用電多屬于固定式配電設(shè)備，其需要按照相關(guān)配電要求，配置220kV 輸電線路短路保護裝置，重視接地故障保護，用于發(fā)出報警信號。在居民用電線路具出現(xiàn)接地問題時，故障電路中的電阻較小，使得電路中的故障電流幅值較大，借助配電線路技術(shù)，能夠在最短時間內(nèi)完成斷路器或熔斷器的反應(yīng)作業(yè)，及時切斷通電線路。

220kV 輸電線路設(shè)計環(huán)節(jié)，可以借助過電流保護兼作接地故障保護，這種配電線路操作簡單，且供電可靠性高。如TN-S 系統(tǒng)是現(xiàn)代居民用電最常見的輸電線路系統(tǒng)之一，其能夠保障輸電線路同配電接地形式保持一致，針對部分金屬外殼的居民用電設(shè)施，TN-S 接地系統(tǒng)能夠在輸電線路出現(xiàn)漏電事故時，自動跳閘保障線路安全。需要注意的是，利用TN-S 系統(tǒng)進行220kV 輸電線路設(shè)計優(yōu)化時，在關(guān)閉用電裝置設(shè)備時，輸電線路電位之間的差異性會造成變壓器中性點電壓變化，存在著人體觸電隱患，因此需要重復(fù)進行接地作業(yè)[4]。

此外，進行居民輸電線路數(shù)據(jù)處理時，可以利用衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)，將電網(wǎng)系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)交換與數(shù)據(jù)收集系統(tǒng)作為核心，完成輸電線路數(shù)據(jù)傳輸，及遠程指令下達任務(wù)。在輸電線路設(shè)計環(huán)節(jié)，技術(shù)人員需要借助RCD，將其作為保護電氣進行電源阻隔，合理估算居民用電設(shè)施的漏電情況。要確保RCD 的額定剩余電流小于30mA，結(jié)合實際作業(yè)情況，有針對性地進行220kV 輸電線路優(yōu)化。

積極開展220kV 輸電線路設(shè)施保護宣傳工作，對于從業(yè)人員的專業(yè)技術(shù)能力要定期進行培訓(xùn)和考核，重點培養(yǎng)員工的危機意識，結(jié)合不同區(qū)域的輸電系統(tǒng)實際情況，加大破壞電力設(shè)施的懲罰力度，有效降低輸電意外事故發(fā)生概率。定期進行安全培訓(xùn)講座，讓一線輸電線路維修技術(shù)人員參與進來，針對已經(jīng)發(fā)生的安全事故，分析220kV 輸電線路中的安全隱患，降低安全事故的發(fā)生概率。

4.4 智能運行配電系統(tǒng)

現(xiàn)代電網(wǎng)系統(tǒng)的高速發(fā)展，使得輸電線路結(jié)構(gòu)越來越復(fù)雜，其在配電系統(tǒng)上的管理效率無法適應(yīng)現(xiàn)代化社會發(fā)展需求，需要結(jié)合自動化及智能化技術(shù)手段，完成輸電線路系統(tǒng)升級。220kV 輸電線路自動化管理模式，要依托于配電系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)收集與數(shù)據(jù)處理，借助自動化技術(shù)，將輸電線路運行過程中的所有行為進行監(jiān)控，并將相關(guān)信息進行實時記錄、傳遞，技術(shù)人員接收到監(jiān)控信息后，通過計算機進行信息分析。

現(xiàn)階段，220kV 輸電線路多是利用時間繼電器和接觸器進行配合控制管理，其優(yōu)點是項目的造價較低，能夠根據(jù)輸電線路供電需求進行參數(shù)自動化控制，但需要按照實際情況進行輸電系統(tǒng)回路時間計算，相關(guān)操作較為復(fù)雜。在現(xiàn)代計算機技術(shù)的發(fā)展環(huán)境下，利用智能運行配電系統(tǒng)進行220kV 輸電線路控制，能夠有效發(fā)揮其智能化、高效化、集成化的特點，符合輸電項目設(shè)計節(jié)能環(huán)保的理念。在整個輸電線路智能配電系統(tǒng)中，饋線發(fā)揮著重要作用，當(dāng)輸電線路出現(xiàn)故障時，傳感器會借助饋線，將故障信息向主控中心傳遞，并在第一時間制定相應(yīng)的解決方案，避免對整個輸電系統(tǒng)造成影響。

220kV 輸電線路智能運行配電系統(tǒng)的操作較為簡單，技術(shù)人員只需要在管控室按照系統(tǒng)使用說明，根據(jù)不同用電區(qū)域進行相應(yīng)的操控，實現(xiàn)電力資源的合理調(diào)配。在輸電線路設(shè)計時，要選擇長度短、交叉少的沿線設(shè)施設(shè)計方案，避開樹木、建筑等區(qū)域。建立智能化輸電線路控制系統(tǒng)，以i-bus 系統(tǒng)為例，這是一種電氣自動控制程序，其能夠滿足多種電氣回路組合的輸電控制需求，根據(jù)計算機編程要求進行自動設(shè)定，完成220kV 輸電線路回路開關(guān)的智能控制。

在不同使用環(huán)境中，i-bus 系統(tǒng)還能夠進行場景切換，有效降低220kV 輸電線路的能源浪費，達到節(jié)能環(huán)保的設(shè)計目的。技術(shù)人員要借助衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，完成輸電線路維護系統(tǒng)空間數(shù)據(jù)定位交換任務(wù)，即構(gòu)建一個核心信息交換傳達網(wǎng)絡(luò)，構(gòu)建用戶用電信息管理平臺。在實際作業(yè)過程中，部分老舊城市用戶的輸電線路設(shè)備較為落后，要對其進行革新更換。選擇性能更好地設(shè)備，做好設(shè)備維修檢查記錄，根據(jù)不同地區(qū)的輸電需求，及設(shè)備故障原因，制定相應(yīng)的優(yōu)化升級方案，有效提升220kV 輸電線路智能化運行效率，保證系統(tǒng)安全運行狀態(tài)[5]。

5 結(jié)論

綜上所述，進行220kV 輸電線路運行維護的關(guān)鍵技術(shù)研究，能夠有效提高電力系統(tǒng)的工作效率，保障居民用電安全。技術(shù)人員進行輸電線路優(yōu)化升級時，要從實際出發(fā)，有針對性地選擇維護技術(shù)，保證供電線路的穩(wěn)定性，重視供電安全性及實用性工作。電網(wǎng)企業(yè)要將220kV 輸電線路運行維護工作重點轉(zhuǎn)移到智能化、自動化上，結(jié)合各種現(xiàn)代化技術(shù)應(yīng)用，及時診斷各種輸電線路故障，保障電網(wǎng)供電安全。