02线路故障及预防(1)

第2章线路故障及预防主要内容§2–1线路故障及其判定标准§2–2雷击故障及预防§2–3污闪故障及预防§2–4大风故障及预防§2–5振动故障及预防§2–6风偏故障及预防§2–7覆冰故障及预防§2–8其它故障§2–1线路故障及其判定标准线路故障的概念――组成输电线路的元件完全或部分丧失其规定功能而引起的线路异常工作状态。1、电能质量不能满足标准：电能质量－电力系统中交流电压、频率和电压波形应保持在一定的允许变动范围内。我国允许的电压偏移：10～35kV及以上的电压供电和对电能质量有特殊要求的用户：±5%10kV以下的高压供电用户：±7%低压照明用户：+5%，-10%频率f：50Hz：300万千瓦及以上系统：不得超过±0.2Hz；300万千瓦以下的系统：不得超过±0.5Hz波形：正弦波。若为非正弦波时，其任一次高次谐波的瞬时值应不超过同相基波电压瞬时值的5%。一、线路故障的判定标准2、运行状况发生改变（1）非计划停电或被迫少送电；（2）停电时间超过了批准的时间；（3）系统振荡或解列；（4）线路永久故障（倒杆、断线等）（5）线路跳闸。一般根据事故的损失大小和影响范围及程度，将故障分为：特大故障、重大故障和一般故障。v：大风倒杆、断线；均匀微风微风振动疲劳断线等；不均匀覆冰伴有中等风速时舞动：闪络放电、杆塔过大的动载荷断线、金具破坏等。b：过大的覆冰弧垂，，H短路、闪络烧伤导线过载断线、倒杆等。t：气温过高：f、H气温过低：f、雷击、鸟害、水灾、地震、滑坡、环境污染等。二、线路故障原因概述1、自然（客观)原因：2、人为（主观因素）原因（1）设计缺陷：杆塔结构不合理，气象条件、路径选择不合理等。（2）制造缺陷：使用不合格的材料及不当的工艺方法等。（3）施工隐患：杆塔组装不合格、基础未夯实、螺钉未拧紧、无保护装置等。（4）操作失误（5）外力破坏：线路器材被盗、车辆踫撞、开山放炮、放风筝、打鸟等；（6）组成元件的质量不合格等。（7）运行维护不当：如线路个别元件由于运行年久、材质老化，使电气性能和机械强度降低以，又未及时检修，也会发生各种事故。线路的常见故障：雷击故障、污闪故障、大风故障、振动故障、覆冰故障及其它故障等。――主要以季节性故障为主故障的主要表现形式：跳闸、元件损坏等。三、架空线路的常见故障以下主要从故障现象、形成原因、机理、故障特点及危害等分析着手，介绍不同故障的主要预防措施和处理方法等。§2–2雷击故障及防雷措施雷害事故是架空送电线路最频发的事故，我国历年送电事故统计中，雷害事故平均约占60%以上。在雷曝日平均40日以上的多雷地区和强雷地区，雷害事故可达送电事故的70%以上。因此线路防雷工作在架空线路的安全运行工作中是一项十分重要的工作。一、概述（1）感应雷――指当雷击线路附近时，其先导路径上的电荷对导线产生静电感应电荷，当主放电开始时，该电荷被迅速中和而产生的雷电流及雷过电压现象。由感应雷形成的感应过电压数值常为100～200kV，最大也不超过600kV。因此其对110kV(其绝缘水平在700kV以上)以上线路的危害不大，但足以破坏35kV及以下的输电线路。二、线路遭受雷击的形式及危害1、线路遭受雷击的形式图2-1感应雷（2）直击雷――指带电的雷云直接对架空线路的地线、杆塔顶或导线、绝缘子等放电，以波的形式分左右两路前进而引起直击雷过电压的现象。直击雷过电压对于任何电压等级的线路都是危险的。按照雷击线路部位的不同，直击雷过电压又分为反击和绕击两种情况。反击--雷击线路杆塔或避雷线时，雷电流通过雷击点阻抗，使该点地电位大大升高，当该点的电位与导线的电位差超过绝缘的冲击放电电压时，将会发生闪络，这种情况通常称为反击；绕击--是雷电直接击中导线，或绕过避雷线击中导线即发生绕击。线路的雷电过电压除雷击杆顶之外，通常还有三种情况：①雷电击于无避雷线的导线；②雷电绕过避雷线击于导线；③雷击档距中央附近的避雷线。（1）绝缘子串闪络，电源开关跳闸严重时引起绝缘子串炸裂或绝缘子串脱开形成永久性的接地故障。（2）雷击导线引起绝缘闪络，造成单相接地或相间短路，其短路电流可能把导线、金具、接地引下线烧伤甚至烧断。其烧伤的严重程度取决于短路功率及其作用的持续时间。（3）架空地线档中落雷时，在与放电通道相连的那部分地线上，有可能灼伤、断股、强度降低，以致断地线。（4）当线路遭受雷击时，由于导线、地线上的电压很高，还可能把交叉跨越的间隙或者杆塔上的间隙击穿。2、雷击对线路的危害图2-3感应雷雷击跳闸时零质绝缘子钢帽炸裂照片110kV线耐张塔合成绝缘子受雷击图片（1）线路绝缘水平低。绝缘子片数不够或绝缘子串中有低值或零值绝缘子未及时更换，使得这串绝缘子的U50%偏低，从而使落雷时闪络的概率增加。（2）带电部分对地间隙不够。（3）避雷线布置不当。保护角偏大时，不能有效地保护线路，这时特别容易造成绕击。在山区线路、水库边缘地区的线路，由于地形微气象区的影响，即使避雷线布置恰当，也会发生避雷线失效，造成雷直击导线的情况。（4）避雷线接地不良或避雷线与导线间的距离不够。避雷线接地不良，即接地电阻过大，使耐雷水平下降，从而引起雷击故障。（5）线路相互交叉跨越距离不够。（6）线路防雷薄弱环节措施未到位。（7）线路处于雷击活动强烈区。三、输电线路雷击故障的原因雷电活动有如下规律：1）南方多于北方。长江以北地区全年雷电日一般为25－40，长江以南地区一般为40－80日，广东一般在80日以上，海南岛最多为100日以上，西北地区最少一般为25日以下。2）山区多于平原。3）内陆多于沿海。如沿长江自东而西，雷电日逐渐增加。4）土壤电阻率高的地区雷电活动较弱。如同为北纬40°线上，北京的雷电日为26.9日，靠近沙漠地区的玉门则仅为8.7日。四、雷害事故的特点1、雷电活动剧烈程度不均匀地区故障跳闸数事故数华北5427华中318128东北10521西北6911华东25189110～500kV输电线路雷击跳闸率统计表中所示为2005年国网公司对所属110～500kV输电线路按不同地区进行的雷击跳闸统计。由表可见，全国以华中和华东地区雷害事故最为严重(占整个国家电网公司系统的70%以上)，其主要原因是这两个地区是典型的亚热带季风气候地区，且多山地丘陵地形。雷害的地域性特点由此可见一斑。重雷区易击点与杆塔所处的地形、地貌及地质情况有关。1）地形、地貌易形成热雷云的四面环山的潮湿盆地；“半岛”形突出的山头；河床、河湾、溪岸、临江、水库边缘的山顶或山坡等；顺风的河谷和峡谷；地下水出口或露头处，向阳山坡或迎风山坡。2）地质地质构造上断层地带；地下导电的矿脉或矿岩石；岩石与土壤分界处；山坡与稻田的交界处；岩石山脚下有小河的山谷地区；低土壤电阻率地区；地下水位较高处。2、雷击具有“择向性”3、雷击跳闸故障有明显的季节性春夏季是一年中雷电活动相对频繁的时期，也是雷击跳闸的高发期。一般春夏季雷击跳闸多，秋季较少。如湖北省雷击故障多发生在3-8月份；山西、东北、辽宁等线路雷击跳闸一般多集中在6-8月份4、不同电压等级线路的雷击跳闸类型不同35kV以下线路：感应雷过电压引起的跳闸居多。110kV以上的线路：主要是直击雷过电压引起的跳闸。由于线路的绕击耐雷水平低于反击耐雷水平，一般的雷绕击导线都能使线路跳闸。大量的计算和运行情况表明，对于110～220kV线路，绕击和反击均是危险的；但对于330kV及以上电压等级的线路而言，绕击的危险性更大。电压等级（kV）500220110雷击杆塔时，耐雷水平（kA）175～125110～7563～41雷绕击导线时，耐雷水平（kA）21.4127平原跳闸率(次/百公里．年)0．0810．250．83山区跳闸率(次/百公里．年)0.17～0.420.27～0.951.18～2.01我国架空输电线路典型杆塔耐雷水平和雷击跳闸率表中数据为采用避雷线防雷时线路耐雷水平的设计值。雷电流超过设计值的概率：220kV线路一般为6%，500kV线路一般为1~3%；绕击率：220kV线路，平原一般为0.14%，山区0.5%，500kV线路，平原一般为0.1%，山区0.3%，山区线路的绕击率是平原地区线路绕击率的3倍。一般来讲雷击跳闸率每年每百公里220kV为0.2次，500kV线路为0.08次。国家电网公司规定：各电压等级线路的雷击跳闸率在现阶段应力争达到如下目标：•110(60)kV:0.525次/100km.a;•220kV:0.315次/100km.a;•330kV:0.2次/100km.a;•500kV:0.14次/100km.a。•35kV线路暂时不考核雷击跳闸率。五、防雷保护措施（1）避雷线—防止线路遭受直击雷，引雷入地；（2）改善线路的接地或加强线路的绝缘—保证地线遭雷击后不引起间隙击穿而使绝缘闪络；（3）减小线路绝缘上的工频电场强度或采用中性点非直接接地系统—保证即使线路绝缘受冲击发生闪络，也不至于变为两相短路或跳闸。（4）采用自动重合闸或采用双回路或环网供电—保证即使线路跳闸也不至于中断供电。四道防线1、架设避雷线――最基本的防雷措施之一。可使线路绝缘上的电位比没有地线时降低5倍。若考虑其分流作用，降低的倍数还会更大。采用避雷线进行防雷时，线路耐雷水平的设计值为：220kV线路75~110kA，500kV线路125~175kA。避雷线的作用：保护作用、分流作用、耦合作用和屏蔽作用。（1）避雷线的架设规定35kV及以下线路：一般只在发电厂、变电所进线1－2km处架避雷线(也有在始、终端加装避雷器的。如海南省)。（为什么？）110kV线路：一般地区：沿全线架设单避雷线；雷电活动强烈地区：架设双避雷线；少雷区：可不沿全线架设避雷线，但应装设自动重合闸。220kV线路：全线架设单避雷线；山区架设双地线。330kV及500kV线路：全线架设双避雷线。对于110kV以上的水泥杆或铁塔线路，避雷线和降低接地电阻是一种最好的防雷措施。即使把雷击过电压降低到线路绝缘子串能允许的程度，其所增加的费用也不会超过线路总造价的10%。但是随着电压等级的降低，线路绝缘水平也降低，这时即使花很大的投资架设避雷线和降低接地电阻，也不能将雷击引起的过电压降低到这些线路绝缘所能允许的水平。因此，对35kV及以下的水泥杆或铁塔线路，一般不沿全线架设避雷线，但仍然需要逐基杆塔接地，以防止当一相导线因雷击而闪络接地时，不仅良好接地的杆塔能起到避雷线的作用，在一定程度上避免其它两相进一步闪络，又能有效地排除单相接地故障。（2）避雷线的保护角要求保护角――地线与边导线的连线与地线对地垂线间所夹的锐角。希望小些为好。，边导线得不到完全保护。，增加杆塔的高度线路建设投资费用。一般：＝20～30500kV线路：15(不大于10°)，min0;220kV及330kV线路：双地线时：左右；单地线时：山区：；平原：30；重冰区：不宜过小。图2-4避雷线保护角（3）接地装置的接地电阻要求――对于一般高度的杆塔，降低接地装置的接地电阻是提高线路耐雷水平，防止雷击的有效措施。要求：R地30（尽可能在10以内）。线路杆塔接地电阻对线路的耐雷水平影响最大，接地电阻越大，线路耐雷水平越低。耐雷水平随线路档距呈U型变化，即档距较大或较小时，线路的耐雷水平均较高。图2-5为各种杆塔典型条件下的反击耐雷水平与接地电阻的关系。510152025303580160240320反击耐雷水平(kA)接地电阻()直线猫头塔直线酒杯塔耐张转角塔直流直线塔同杆双回塔图2-5各种杆塔典型条件下的耐雷水平①人工改善地电阻――换土法。用低土壤电阻率的粘土置换高电阻率的土壤；利用附近工厂的废渣、或一些有机物质填充等。如：荆州地区：敷设绝缘混凝土（一种低电阻率的水泥），还有的单位在接地装置下敷设牲畜日粪便等。②引伸接地：当杆塔附近有可耕地、水塘或山岩大裂缝时，均可将接地引伸到这些地方，再因地制宜敷设接地体。要求：引伸接地线应不少于2根，应有一定的截