電力輸配電線路的運(yùn)行維護(hù)與故障排除方法

內(nèi)蒙古電力（集團(tuán)）有限責(zé)任公司錫林郭勒供電分公司 梁旭澤

造成輸配電線路故障的因素是多方面的，如設(shè)備老化、動(dòng)物活動(dòng)、雷擊、大風(fēng)、結(jié)冰等。這些問(wèn)題如何形成、造成了怎樣的危害以及應(yīng)如何預(yù)防，是電力部門在日常工作中必須關(guān)注的問(wèn)題。

1 電力輸配電線路常見(jiàn)故障類型

1.1 雷擊故障

雷電對(duì)輸配電線路造成的損傷分為多種類型，基本上可劃分為三種類型：一是反擊。直接作用部位是架空導(dǎo)線、桿塔的頂部位置以及避雷線。輸配電線路遭受反擊時(shí)頂部的電位遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于導(dǎo)線，由此會(huì)引發(fā)絕緣子的閃絡(luò)；二是繞擊。雷電沒(méi)有經(jīng)過(guò)避雷線而是直接作用在架空導(dǎo)線上，這種情況在330kV、500kV線路上較為常見(jiàn)；三是感應(yīng)雷擊，這種情況下雷電并沒(méi)有直接作用在導(dǎo)線或桿塔上，但雷電是一種瞬時(shí)的強(qiáng)電流現(xiàn)象，當(dāng)其發(fā)生的位置距離電力導(dǎo)線較近時(shí)會(huì)引發(fā)強(qiáng)烈的電磁感應(yīng)，進(jìn)而造成電力線路金屬部件出現(xiàn)火花放電，甚至燒毀部分零部件。據(jù)內(nèi)蒙古氣象局統(tǒng)計(jì)，從2001到2015年全域雷擊引發(fā)的電氣、電子設(shè)備故障和損害達(dá)到了456起，電力系統(tǒng)受影響較大[1]。

1.2 風(fēng)偏故障

輸配電線路是將導(dǎo)線固定在桿塔上，使其和地面以及建筑物保持足夠的安全距離。桿塔之間要保持一定的檔距，從幾十米到幾百米不等，取決于電壓等級(jí)以及導(dǎo)線的類型等因素。正常情況下導(dǎo)線在重力的作用下自然下垂，形成一定的弧度。但在雷雨大風(fēng)天氣之下風(fēng)力作用會(huì)造成導(dǎo)線來(lái)回?cái)[動(dòng)，這種現(xiàn)象稱之為風(fēng)偏。由此引發(fā)的問(wèn)題是輸配電線路對(duì)周邊的物體或桿塔形成放電作用，有時(shí)導(dǎo)地線間也會(huì)出現(xiàn)放電作用。在這種情況下，輸配電線路上的各種附件也會(huì)受到放電作用的影響，瞬時(shí)的強(qiáng)大電流會(huì)燒傷絕緣子、導(dǎo)線、線夾（用于固定側(cè)懸垂線）、防震錘等[2]。桿塔上的角鋼及腳釘?shù)冉饘俨牧弦壮蔀榉烹姷奈恢谩?/p>

1.3 污閃故障

電力輸配電線路分布在室外空間，空氣中的污染物會(huì)逐步積累在桿塔、金具、絕緣子等各種重要的位置上，有些污染物質(zhì)灰塵含量高，甚至還存在一些鹽分。當(dāng)潮氣或雨水和這些污染物混合后，就會(huì)在輸配電線路上形成導(dǎo)電介質(zhì)，進(jìn)而引發(fā)電力事故。污染的直接危害是絕緣子、鋼腳、鋼帽及金具等會(huì)受到不同程度的燒傷，其中以絕緣子燒傷的程度和影像范圍最大。污染會(huì)形成放電作用，絕緣子的表面會(huì)形成各種不規(guī)則的放電燒傷痕跡。污閃后不一定會(huì)造成電力線路中斷，但各種組件確實(shí)受到了損傷，其使用壽命和安全性將無(wú)法保障，故障概率會(huì)進(jìn)一步增加[3]。根據(jù)實(shí)踐情況看，瓷質(zhì)絕緣子受污染的影響最大，有些絕緣子采用玻璃鋼材質(zhì)制造而成，也會(huì)受到這種因素的影響。

1.4 覆冰引發(fā)的故障

輸配電線路受到冷空氣作用在其表面可能形成結(jié)冰現(xiàn)象，不僅是線路，桿塔及其各種組件也都會(huì)形成覆冰，這種現(xiàn)象引發(fā)的問(wèn)題也非常復(fù)雜。覆冰增加了桿塔和輸配電線導(dǎo)線上的載荷，尤其是導(dǎo)線，由于跨度較大，導(dǎo)線本身具具有一定的載荷，再加上覆冰的載荷形成了較大的力矩作用，桿塔和導(dǎo)線都可能受到機(jī)械性的損害，甚至?xí)斐蓪?dǎo)線斷裂或者桿塔傾倒；導(dǎo)線或桿塔覆冰后有可能引發(fā)放電。如，導(dǎo)線受到覆冰的載荷作用造成其和地面的距離減小，此時(shí)可能引發(fā)對(duì)地放電的問(wèn)題。導(dǎo)線和地線間本應(yīng)保持足夠的距離，而覆冰會(huì)縮短二者間的安全距離，進(jìn)而造成地線和導(dǎo)線間形成放電作用。導(dǎo)線引發(fā)的放電現(xiàn)象通常出現(xiàn)在覆冰融化和脫落時(shí)段，因?yàn)檩斉潆娋€路在此時(shí)會(huì)向上跳脫，安全距離將無(wú)法保證[4]。

1.5 鳥(niǎo)害引發(fā)的故障

鳥(niǎo)類的筑巢行為對(duì)電力輸配電線路的影響非常突出：短接空氣間隙。電力線路間要保持足夠的安全距離，形成空氣間隙，因?yàn)榭諝饩哂薪^緣性，因而可起到良好的保護(hù)性作用。有些鳥(niǎo)類體積較大，當(dāng)其在輸配電線路上活動(dòng)時(shí)有可能因?yàn)檎钩帷⒖缭降刃袨槎探涌諝忾g隙，形成強(qiáng)烈的放電；鳥(niǎo)類糞便引發(fā)閃絡(luò)。鳥(niǎo)類在筑巢后會(huì)在桿塔上產(chǎn)生大量的糞便，而這些污染物在雨水或潮氣的作用下會(huì)形成導(dǎo)電介質(zhì)，進(jìn)而引發(fā)閃絡(luò)的故障。

1. 6外力故障

大型基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，如高鐵、公路、橋梁等項(xiàng)目占地面積大，有可能和電力輸電線路之間產(chǎn)生沖突，在動(dòng)土作業(yè)、吊裝作業(yè)以及物料運(yùn)輸?shù)然顒?dòng)中可能會(huì)干擾、破壞既有的輸配電線路，常見(jiàn)的問(wèn)題是電力桿塔被撞擊、線路中斷。通常此類問(wèn)題發(fā)生在城市地區(qū)、城市周邊、城鄉(xiāng)結(jié)合部等。在工程管理中要事先了解周邊的電力線路情況，從規(guī)劃、設(shè)計(jì)和建造等各個(gè)層面提前規(guī)避這些問(wèn)題。

1.7 單相接地故障

絕緣老化、絕緣環(huán)破裂、動(dòng)物糞便、潮濕及降雨等環(huán)境因素綜合作用在電力輸配電線路上，有可能引發(fā)單相接地故障。這種情況在所有的故障類型中占比最高，且在查找故障原因和位置時(shí)也存在較大的難度，發(fā)生此類故障后，與故障線路相連接的變電站內(nèi)會(huì)發(fā)出特定的報(bào)警信號(hào)，最典型的是接地光字牌變亮，且變電站內(nèi)的變壓器等設(shè)備會(huì)產(chǎn)生異響。

2 電力輸配電線路故障排除方法

2.1 排除雷擊故障的方法

雷電作為一種自然現(xiàn)象，其發(fā)生的時(shí)間、地點(diǎn)以及距離輸配電線路的距離等都是不可預(yù)知的，但氣象部門常年對(duì)各地的天氣情況開(kāi)展監(jiān)測(cè)，收集了大量的數(shù)據(jù)，哪些地區(qū)容易形成雷電現(xiàn)象、發(fā)生雷擊時(shí)間的季節(jié)和時(shí)段及雷擊和地形間的關(guān)系等均在反映在相關(guān)的大數(shù)據(jù)中。處理雷擊問(wèn)題可從三個(gè)方面開(kāi)展。

預(yù)防性措施。電力部門在規(guī)劃和建設(shè)輸配電線路時(shí)應(yīng)事先了解各地的雷擊大數(shù)據(jù)，提前規(guī)避雷擊作用高發(fā)地區(qū)和地形，做到事前控制；合理設(shè)計(jì)避雷裝置，提高抗雷擊性能。避雷、防雷技術(shù)在不斷的發(fā)展和進(jìn)步。如，早期使用的瓷質(zhì)絕緣子在雷擊后容易受損，目前逐步使用復(fù)合材料制作絕緣子，其性能和可靠性大幅提升，被雷擊燒毀的可能性顯著降低。同時(shí)提高接地電阻的設(shè)計(jì)、降低其阻值，使其在雷擊的情況下可有效地排除危害[5]；感應(yīng)雷擊的預(yù)防可采用輸電導(dǎo)向耦合法。這種技術(shù)的特點(diǎn)是有效控制雷擊時(shí)絕緣子上的瞬時(shí)感應(yīng)電壓，進(jìn)而降低放電電流的強(qiáng)度，防止絕緣子被燒毀。

2.2 排除覆冰故障的方法

要有效地消除輸配電線路上的覆冰故障，首先要快速準(zhǔn)確的定位覆冰發(fā)生的位置，目前可以使用先進(jìn)的傳感器來(lái)完成這一工作。其原理是導(dǎo)線在自然情況下對(duì)桿塔產(chǎn)生的拉力會(huì)處于一定的范圍之內(nèi)，然而當(dāng)其表面存在覆冰的情況下，這種拉力會(huì)顯著的變化，且覆冰的載荷作用導(dǎo)線上也會(huì)加劇其下垂作用，導(dǎo)線的角度也會(huì)發(fā)生異常。傳感器可測(cè)量導(dǎo)線的拉應(yīng)力及其角度，進(jìn)而判斷出哪些區(qū)域可能存在覆冰的問(wèn)題。在確定覆冰的位置后，即可組織人力或通過(guò)其他的技術(shù)手段除去桿塔或者輸電線路上的覆冰。

常用的技術(shù)措施包括兩種：一種是機(jī)械除冰。這種方法主要依靠人工方式來(lái)實(shí)現(xiàn)，利用絕緣性的工具除去線路和桿塔上的覆冰，其效率相對(duì)降低。另一種是電流溶解法。電力輸配電線路本身也存在一定的電阻值，當(dāng)電流從線路上通過(guò)時(shí)，線路會(huì)產(chǎn)生焦耳熱，這是輸配電線路產(chǎn)生電力能源線損失的主要原因。但同時(shí)這種物理現(xiàn)象也為消除覆冰提供了一定的便利。適當(dāng)增加輸配電線路上的電流強(qiáng)度，這樣會(huì)增加焦耳熱的釋放量，由此便可融化線路上的覆冰。但這種處理措施可能會(huì)增加能耗，這是其最明顯的缺點(diǎn)。

2.3 排除風(fēng)力故障的方法

風(fēng)力作用也是一種不可預(yù)知、不可控的自然現(xiàn)象，當(dāng)強(qiáng)大的風(fēng)力作用在電力架空線路上是會(huì)導(dǎo)致其產(chǎn)生劇烈的搖擺，桿塔和線路上的拉應(yīng)力會(huì)顯著增強(qiáng)，不僅會(huì)產(chǎn)生機(jī)械性的損害，還有可能引發(fā)強(qiáng)烈的放電作用，燒毀絕緣子、金具及其他的電力附件。對(duì)于風(fēng)偏問(wèn)題主要的處理方法如下：首先，加強(qiáng)線路設(shè)計(jì)，提高抗風(fēng)能力。不同的地區(qū)在氣候特點(diǎn)上各有差異，內(nèi)蒙古地區(qū)屬于溫帶大陸性季風(fēng)氣候，其每年受到的大風(fēng)影響是較為顯著的。在線路設(shè)計(jì)階段應(yīng)該針對(duì)這一自然現(xiàn)象加強(qiáng)抗風(fēng)設(shè)計(jì)，如合理控制桿塔之間的距離，借此來(lái)降低架空線路的弧垂，減小其在風(fēng)力影響下的擺動(dòng)幅度。電力輸電線路上還配置有專門的防震錘，這一裝置對(duì)控制線路擺動(dòng)作用突出。

其次，控制電力輸電線路和建筑物之間的距離。電力輸配電線路在風(fēng)偏作用之下易對(duì)周圍的建筑物產(chǎn)生放電作用，如建筑物距離線路過(guò)近人員的安全性將難以保證，在風(fēng)力作用顯著的地區(qū)要加強(qiáng)對(duì)建筑距離的控制；最后，自然生長(zhǎng)的樹(shù)木或城市地區(qū)的綠化園林要和電力架空線路保持足夠的距離，尤其是城市地區(qū)的樹(shù)木，樹(shù)冠不斷生長(zhǎng)，和線路的距離不斷縮小，在風(fēng)力作用下線路和樹(shù)枝容易交纏在一起。因此在日常管理中要處理好園林綠化設(shè)施和線路的距離。

2.4 排除鳥(niǎo)害以及外力故障的方法

鳥(niǎo)害的處理和預(yù)防。鳥(niǎo)類筑巢時(shí)叼來(lái)的鐵絲以及鳥(niǎo)的糞便是引發(fā)短路和閃絡(luò)的常見(jiàn)因素，其危害性較大，在電力線路管理中要采用有效的措施來(lái)預(yù)防鳥(niǎo)類的筑巢行為。常見(jiàn)的預(yù)防措施是在電力桿塔上設(shè)置驚鳥(niǎo)刺，迫使其難以在桿塔上筑巢。對(duì)于絕緣子及桿塔的塔頭位置這些地方易受鳥(niǎo)類糞便的污染，此時(shí)可采用一些包覆性的措施、產(chǎn)生圍護(hù)的作用，防止鳥(niǎo)糞落在桿塔頂部和絕緣子上。對(duì)于已形成的鳥(niǎo)巢要組織人力進(jìn)行清理，在具體操作過(guò)程中要確保清理人員的安全性，使用絕緣性能可靠的清理工具；外力故障的排除措施。任何部門在開(kāi)展施工活動(dòng)時(shí)都要加強(qiáng)對(duì)車輛、吊裝機(jī)械的管理，一旦因?yàn)槭┕せ顒?dòng)危及線路安全，應(yīng)立即向電力部門報(bào)告，說(shuō)明故障位置和故障情況。

3 電力輸配電線路運(yùn)行維護(hù)管理方法

3.1 建立完善的電力故障定位技術(shù)體系

電力輸配電線路出現(xiàn)故障之后，首要的問(wèn)題是快速明確故障發(fā)生的位置以及故障類型，然后才能在這一基礎(chǔ)組織起有效的故障處理措施?，F(xiàn)代化的電力輸配電系統(tǒng)要建立起綜合性的故障定位技術(shù)體系：第一，加大信息化技術(shù)和先進(jìn)傳感器的使用力度，如在覆冰問(wèn)題、大風(fēng)問(wèn)題上可利用部署在線路上的傳感器獲取電力線路的拉應(yīng)力變化和角度變化，據(jù)此來(lái)判斷哪些位置可能存在故障風(fēng)險(xiǎn)，提高定位故障的效率；第二，電力線路巡檢是非常重要的管理活動(dòng)，電路部門要定期開(kāi)展系統(tǒng)性的巡檢工作，及時(shí)發(fā)現(xiàn)干擾電力輸配電線路和設(shè)備的故障因素，并加以處理；第三，利用變電站，距離保護(hù)提高故障區(qū)域定位能力，縮減巡檢時(shí)間。

3.2 加強(qiáng)電力安全宣傳工作，處理各種潛在故障隱患

電力線路主要分布在野外空間以及人口聚居區(qū)，各種人為活動(dòng)對(duì)電力輸電線路的安全管理也存在很大威脅，尤其是建設(shè)工程、燒荒、道路交通等。在市政工程、商業(yè)建筑開(kāi)發(fā)工程中應(yīng)該提高規(guī)劃設(shè)計(jì)水平，從源頭上避免電力線路和工程項(xiàng)目之間的相互干擾，重點(diǎn)是控制好空間距離。輸配電線路上的園林綠化設(shè)施、鳥(niǎo)巢等要定期清理，還需增加防鳥(niǎo)針、驅(qū)鳥(niǎo)器等防鳥(niǎo)設(shè)備。要達(dá)到這些管理目標(biāo)，僅靠電力部門是難以達(dá)到的，關(guān)鍵在于發(fā)動(dòng)人民群眾和其他城市建設(shè)部門的力量。通過(guò)廣泛地宣傳活動(dòng)指出不規(guī)范、不安全的行為，杜絕認(rèn)為干擾因素。

綜上，對(duì)電力輸配電線路的故障主要是由于環(huán)境因素、動(dòng)物活動(dòng)、雷擊、大風(fēng)等問(wèn)題引起的，有些問(wèn)題會(huì)引發(fā)電力線路短路或放電，直接燒毀金具、絕緣子及線路，還有些故障因素會(huì)造成機(jī)械性的損壞。電力部門在預(yù)防和處理此類故障時(shí)要制定出系統(tǒng)性的措施，從輸電線設(shè)計(jì)、施工、日常巡檢等多個(gè)層面消除這些問(wèn)題。