输电线路故障与防治

输电线路故障与防治二〇一〇年十一月二十四日线路故障与防治第一部分故障分类概述第二部分故障统计第三部分故障防治谢词目录由于架空线路分布很广，又长期处于露天之下运行，所以经常会受到周围环境和大自然变化的影响，从而使线路在运行中会发生各种各样的故障。据历年运行情况统计，在各种故障中多属于季节性故障，为了防止线路在不同季节发生事故，保证线路连续不断地安全供电，就必须对运行中的线路进行巡视，观测、维护和检修，做好预防工作，以便及时发现缺陷，消除隐患，一般影响线路正常运行的一切现象统称为故障或事故。概述第一部分第一部分故障分类一、雷害故障分类线路遭受雷击引起绝缘子串闪络故障，有时会引起绝缘子断串，可能在线夹到防振锤之间的导线上留下痕迹，而且闪络面积大或断线等事故。二、大风故障分类风速超过或接近设计风速，加之线路本身的局部缺陷，如超过杆塔机械强度，使杆塔倾倒或损坏等，使导线产生振动、跳跃和碰线，从而引起故障；同塔双回线路若不同步风摆可能造成混线短路故障。三、洪水暴雨故障分类雷雨季节、台风季节洪水冲刷杆塔基础，从而引起基础边坡塌方、塔基裂缝、沉降或是更严重的倒杆倒塔故障。四、外力破坏故障分类线路遭到人为的破坏而引起故障。例如线路附近开挖土石方引起的杆塔倾斜或倾倒；线路附近操作起吊施工机械（或来往车辆）碰撞导线或杆塔、拉线等，造成的断线、倒杆故障，又如在线路附近放风筝、超高树林、漂浮物、火烧山、盗窃等。这些都会造成线路故障影响线路的正常运行，也可能造成严重的事故。五、覆冰故障分类当线路导线、避雷线上出现严重覆冰时，首先是加重导线和杆塔的机械负荷，使导地线弧垂过分增大，从而造成混线、断线或倒杆倒塔、横担变形；当导线、避雷线上的覆冰脱落时，又会引起导线舞动造成导线之间或导线与避雷线之间短路故障。六、污闪故障分类在工业区，特别是化工区或其它极污染源的地区，所产生的尘污或有害气体，会使绝缘子的绝缘能力显著降低，以致在潮湿多雾或下毛毛雨的天气，绝缘子串往往发生大面积的污秽闪络，造成停电事故，有此氧化作用很强的气体，则会腐蚀金属塔、导线、避雷线和金具等。七、鸟害故障分类鸟在杆塔上筑巢或线路的杆塔上停落，芦苇、稻草、鸟大便，有时大鸟穿过导线飞翔，均可能造成线路接地或短路。七、本体缺陷故障分类由于线路如工艺问题、电气距离问题、材料质量等本体缺陷原因，在长时间受微风振动、气温变化的影响下也会造成线路故障。从上各种原因引起的故障，其发生时期和范围都有其规律性和特点。因此，必须通过多年的运行经验和有关部门的配合（如气象台、中试院）掌握故障的规律性。一般可根据沿线地形、周围环境和气象条件等特点，将线路划定为各种特殊区域，加强运行中的监视、检查和进行季节性的预防工作，对不同特殊区段特殊巡视及采取相应措施，为保证线路安全运行，取得事半功倍效果。故障分类第一部分第二部分故障统计经过对近年来三明地区跳闸情况整理统计，造成输电线路跳闸的主要原因有以下三大类：雷击、外破(含对树放电、违章施工、火烧山、盗窃)；近年来天气异常，水灾冲涮、覆冰、线路本体问题也加大了线路故障率。故障统计故障统计72%23%5%雷击闪烙199次外破破坏63次覆冰13次数据说明雷害还是影响线路跳闸的主要原因，另外近年来由于受外部环境的影响，外破(含对树放电、违章施工、火烧山、盗窃)占线路跳闸的比例也在上升。故障统计第一部分第三部分故障防治故障防治——防雷从统计数据上看，雷击跳闸最突出，雷害是近年来主要自然灾害之一，山区输电线路的防雷是近年国内外研究的方向，由于雷害随机性很大，山区地形复杂，并受到各种地理条件和气候条件的影响，增加了防雷难度。三明地区较严重地段有：三明、永安、大田、尤溪、建宁等，应加强做好线路综合防雷技术措施。防雷技术措施接地装置在线路防雷保护中的作用是十分明显的，尽管通过改进接地装置不能解决所有的雷击闪络问题，但从大量的现场实践经验表明，改进接地是一项行之有效的基本措施，而且广泛适用，投入少且见效快，特别在一些老旧或年久失修的线路上运用，常常可获得立竿见影的效果。根据数据专家计算数据表明，在双地线保护的情况下，要达到较为满意的耐雷水平，110~500kV线路进线段的接地电阻应控制在5~10欧之间，一般线段也应控制在5~20欧之间，尤其是110~220kV线路，对接地电阻的敏感度更大，否则线路就很难达到耐雷水平的基本要求。防雷技术措施1、改变接地装置结构，在原有接地装置的基础上，离杆塔中心10-25米间增加一根闭合的环形接地装置，效果更佳。10~25米改进后线路接地装置的结构设计示意图人工接地射线防雷技术措施2、改善接地装置射线分布，对接地射线的分布提出要求，是出于提高雷电流的电磁耦合效果的考虑。延伸接地装置杆塔接地装置图-1传统型延伸接地装置的原理示意图在互连接地射线的中间设置隔离间隙，并埋设于地中，隔离间隙的尺寸控制在4-5mm。便于维护测试。防雷技术措施3、增加接地装置的埋设深度山区线路普遍位于不利的地形条件下，或是土壤不良，或是地势较高，受气候因素影响较大，根据历史经验，埋设深度对接地电阻的季节系数的影响是较大的，在埋设深度为0.5米时，季节系数可高达1.4~1.8，使杆塔很难保持正常的耐雷水平。因此在山区地带，应适当提高埋设深度，而不是只要0.5米。条件许可时，可考虑提高到0.6~0.8米。防雷技术措施4、垂直接地极的应用在高土壤电阻率地区，作为接地补充措施，应用垂直接地极可以较好地改善表面干燥土壤接地不良的问题。设置垂直接地极时，一般情况下应在靠近杆塔附近处开始布置，在末端附近设置的垂直接地极虽然有同等的降阻效果，但对降低接地装置冲击系数的效果较差。对于水泥杆塔，垂直接地极可从距离杆塔3~5米处开始布置，而对于铁塔，可从5~8米处开始布置。垂直接地极的长度可选择1.5米左右，间距可控制在4~6米，采用圆钢或角钢加工。垂直接地极与水平接地射线一般应焊接处理，以便有效测量接地参数。防雷技术措施5、耦合地线与延伸地线的综合应用据有关研究表明，耦合地线可有效改进导地线之间耦合系数，降低导-地线的电位差，从而提高输电线路的耐雷水平。历史经验的有关统计显示，耦合地线可带来40%~50%的雷击跳闸率的降幅，尤其对单避雷线输电线路的效果更为明显。耦合地线的作用与接地电阻有明显的差异，它对耐雷水平提高是综合性的，即同时提高了抗击不同陡度雷电流的能力。考虑到现场的可实施性及经济性等因素，耦合地线最好与延伸地线综合运用，即采用延伸地线-耦合地线的接续方式，实现不同地形条件下的有机结合，最大限度地发挥耦合地线与延伸地线的综合防雷能力。一般情况下，在跨越山谷、河流等起伏较大的地形，可采用耦合地线连接，而在平坦地形或档距较低的线段则可采用延伸地线。防雷技术措施5、耦合地线与延伸地线的综合应用(图例)防雷技术措施ABCDEF图耦合地线与延伸地线综合运用示例架空地线耦合地线延伸地线6、线路避雷器的应用据有关专题研究表明，采用避雷器保护的杆塔，基本上可以消除雷击闪络事件，特别是目前已有的输电线路普遍存在绕击防护效果不良的问题将获得极大的改善。如110kV线路安装线路避雷器后，耐雷水平可提高到100~180kA，220kV输电线路采用避雷器保护后，可使杆塔的耐雷水平提高到200~300kA，耐雷水平大幅度提高，基本上很少发生闪络。如果全线应用避雷器，则雷击闪络故障率可降到很低，这是避雷器保护的一大优点。但是，由于雷电活动的复杂性，以及目前在技术上对雷电认识的局限性，理论研究与实际效果却还有相当的差距。即使大量使用避雷器，也不能完全避免雷击故障的发生。目前面临的最大难题是使用成本问题，而且其使用寿命、现场维护等方面还存在诸多不确定的因素，也成为制约进一步推广的一大问题。防雷技术措施6、线路避雷器的应用研究表明，对于反击闪络，线路避雷器的安装一般应三相同时或两边相同时装设，当部分相线未安装时，将明显影响耐雷水平的提高。有条件时可连续装设，或在主要保护对象的相邻杆塔上也安装一定数量避雷器，使得总体耐雷水平大幅度提高。一般情况下应尽量避免分散性安装，如果出于考虑绕击防护的需要，可仅在线路单侧或两侧安装。特高塔应用避雷器时，还要考虑临近杆塔的配合需要，选择合适的配合方式，以免雷电流引起相邻杆塔的闪络。防雷技术措施7、加强高塔的绝缘水平a)现行行业标准对高塔的绝缘措施一般仅要求，塔高每增高10米，增加一片绝缘子。实际上这是低估了杆塔电感和雷电流的陡度。从雷电流平均陡度约为40kA/μS的统计结果看，每增高10米带来的电感压降可达200~400kV（按每米0.5~1μH考虑），大大超过一片绝缘子的闪络电压。另外高塔对应的感应电压分量也随之增大。因此塔高超过30米时，可考虑按每10米增加1.5~2片绝缘子，以有效补偿塔身电感变化带来的感应电压增加值。b)易雷击区同塔架设线路应考虑不同绝缘水平。防雷技术措施故障防治——防覆冰2008年受北方冷空气不断南下和西南暖湿气流的共同影响，自1月23日开始，三明市气温急剧下降，特别是建宁、泰宁、宁化等北部高海拔地区连续出现冻雨、雨凇、雨夹雪等50年一遇灾害性天气，给三明电网造成严重影响。尤其是西部建宁、宁化、泰宁等苏区电网遭受毁灭性破坏，从最初的10千伏配网几近毁灭到35千伏电网大面积受灾，从110千伏联络线全面瘫痪到小水电组网的几度解裂。1.线路路径选择(防冰原则)措施建议建议冰区线路尽往低海拔或干燥地段走。2.覆冰设计厚度设计取值建议（海拔高度，导线、地线覆冰的不同取值）覆冰设计厚度设计，地线厚度应取导线厚度2倍或更大，因为导线在通电时受热有熔解冰的作用。3.导地线选型建议导线应选取加强型钢芯铝绞线(钢芯加大)，地线应选高强度的。4.杆塔设计标准建议（导地线不平衡张力取值标准）①杆塔承受垂直荷载的强度应提高；②考虑导地线不平衡张力，直线杆悬垂线夹应考虑在超过一定张力后导地线可在线夹内移动，减少发生倒杆或断杆概率。防覆冰技术措施5.其他技术措施建议①倾杆和断杆现象主要发生在档距较大、高差较大的杆位。应在条件允许的情况下，尽量避免大档距和大高差的杆位设计，更合理的布置杆位。②由于在这次覆冰灾害发生多起线路上面的异物倒压在线路上引起倒杆断线，因此在线路走廊上的异物对线路的安全也是有很大影响的。希望今后加强对线路走廊的巡视，及时清除线路走廊上的异物，特别要注意线路走廊上方的异物的清除。③优化线路上档距较大、耐张转角以及地形较复杂的杆位拉线的设计，更科学得分布拉线位置和加强拉线强度。④根据灾害发生的情况分析，设计线路应结合建宁地区的气候情况，提高线路的设计标准。如提高导线的覆冰厚度，增加耐张塔等。对档距较大的，可结合现场情况，增加铁塔，缩短档距。防覆冰技术措施⑤2008年冰灾泰宁110千伏池泰线、越泰线跳闸造成县城电网与省网脱离、建宁110千伏荷泰线连接着建宁电网与主网，线路一旦损坏跳闸，建宁电网与主网脱离，影响很大，应加强研究，在线路覆冰厚度超过设计标准时，对线路、铁塔进行除冰或溶冰的方法，阻止灾害的发展，防范于未然。⑥调度部门应做好预案，考虑电网的各种运行方式，巩固各县城35千伏网络，特别水电输出线路，一旦110千伏线路损坏跳闸，能靠35千伏网络维持电网的运行，特别水电输出线路，防止发生大面积停电事故。防覆冰技术措施防覆冰技术措施故障防治——防外力破坏近年来外破跳闸有向上趋势，含对树放电、违章施工、火烧山等，除了加强对电力设施保护宣传外，结合外破跳闸总结以下经验措施。1．违章外破施工①由于高温及线路负荷的增大会导致导线弧垂的增加，要加强大档距及重要跨越处导线弧垂的跟踪观测，防止安全距离余度不足引发外破发生。②加强高速铁路、高速公路、基础设施建设等施工现场沿线的输电线路巡视，及时发现由于施工对输电线路带来的不安全因素，及时采取措施，避免塔基形成孤岛或施工堆渣等造成线路倾斜等安全隐患，确保线路安全。③加强吊车作业对电网的安全预控，将“安全告知书”典型经验落到实处，主动与拥有吊车企事业单位联系，宣传吊车在电力线路附近作业时的安全注意事项及可能造成的危害。防外力破坏技术措施④争取吊车驾驶