輸電線路 典型故障分析及對策

保定供電公司 史勝利

1.引言

輸電線路是電網的重要組成部分，由于分布廣泛、外在運行環境復雜惡劣多變，當不利的環境條件出現時就會導致線路故跳閘障——停電，這不僅直接影響了線路正常輸送電能，而且有時甚至可能引發大面積停電嚴重事故，擾亂人民正常生活生產秩序，造成惡劣社會影響。保定電網位于華北平原中部，北靠繁華京畿，南鄰樞紐省府，西仰巍峨太行，東涉明珠水淀。保定地區方圓2.2萬平方公里，東西部海拔高度落差近千米，一年四季氣候各不相同。由于地理位置險要，自古就是“北控三關，南達九省”的通衢之地，是首都北京重要的南部屏障和供給城市，保定電網管轄的2條500千伏輸電線路對其有重要的電力支撐作用。

2.輸電線路故障分類

如表1所示，輸電線路長期暴露在風霜雨雪、高山水灘之上，綿延千里，受自然環境影響嚴重。天氣突變、運行環境變化都可能引發線路停電跳閘，在日常運行維護時管理人員除嚴格執行規定要按時完成巡視周期外，還應加強巡視人員責任心和技能素質培訓，教育員工要愛崗敬業，要象愛護自己的家人和財產一樣去謹小慎微關注線路設備變化，及時進行消除治理。

線路設備從故障原因大致可分為自然因素和外力破壞兩大類。其中自然因素又可因雷擊、強風、颮線風、霧霾、覆冰細分成若干小項；外力破壞可根據破壞行為分為：違章施工作業、違章植樹、違章建房、鳥類災害、線路周邊焚燒或山火、漂浮物等小項。

3.典型故障分析

3.1 雷擊典型故障事例

8月16日16時45分，易州站220kV易白一線265開關距離一段保護動作，A相故障，重合成功，差動保護動作，白石山保護測距71.7km，故障錄波測距84.679km，易州站保護測距19.0km，故障錄波測距19.8km。故障時為雷雨天氣。調度部門提供的白石山保護測距71.7km，故障錄波測距84.679km，易州站保護測距19.0km，故障錄波測距19.8km，鎖定故障區段#43-#47，次日上午八時，經巡視人員登塔檢查發現，#45塔下相(A)合成絕緣子上、下均壓環均有被雷擊后擊穿的洞，合成絕緣子上側有閃絡痕跡(見照片1和2)。完全符合雷電定位提供的故障區段信息(見照片3)。

3.1.1 雷擊故障特點分析

雷擊故障往往引起絕緣子閃絡放電，鐵件部分有明顯的融化燒痕，絕緣子表面瓷釉燒傷脫落，合成絕緣子傘裙護套燒白氧化，均壓環燒出孔洞，有時因接地電阻阻值較高，接地螺栓連接部位出現燒黑或焊點痕跡。雷擊故障時有以下特點：①發生在雷雨天氣；②基本都能重合成功；③山坡、半山頂或空曠地處高桿塔；④大跨越桿塔、雙串且合成絕緣子平行布置相；⑤接地電阻高的桿塔；⑥閃絡相和導線排列方式有關：三角形排列導線下相易發生反擊閃絡；水平排列邊相易受繞擊，并且相鄰桿塔同相易閃絡；水平排列中相閃絡多是因為反擊；⑦也可能引發永久性故障：如瓷絕緣子脫落、避雷線斷線、導線斷線。

表1 輸電線路故障分類表

3.1.2 治理對策

①在設計階段，考慮微氣象區域歷史環境條件，盡量避開；②防雷保護角越小越好；③采用耦合地線或中相地線；④雙掛點絕緣子采用V、八字型結構，如果間距足夠大在絕緣子下端可連接一片以上玻璃絕緣子；⑤使用加長復合絕緣子，干弧距離大的大小傘型；⑥采用技術手段降低接地電阻(使用接地模塊、換土、加長接地極射線等)；⑦裝設線路避雷器；⑧應用雷電定位系統(LLS)，快速查找雷擊故障點進行處理。

3.2 鳥害典型故障事例

10月10日14時52分，220kV清蠡線故障掉閘，B(中)相故障，931和602保護動作，重合成功，清苑站保護測距15.9km，蠡縣站保護測距18.6km。故障時當地為陰天，無雷雨等惡劣天氣。巡視人員夜間巡視時發現220kV祁蠡線45號B相導線合成絕緣子下部均壓環和懸垂線夾上有明顯放電痕跡(見照片4、5)，地面和絕緣子護套上滴落大量鳥糞(見照片6)，在故障查找時，巡視人員也發現大量鳥類聚集在鄰近桿塔設備上，在桿塔上已厚厚覆蓋一層鳥糞(見照片7、8)。道放電，鳥糞落地，隨著保護重合閘啟動，線路設備重新恢復正常運行狀態。但復合絕緣子、金具留有明顯閃絡痕跡。鳥害事故不僅會造成瞬時故障，有時因為鳥類啄食復合絕緣子護套發生芯棒遇雨水脆斷而掉線。鳥類在桿塔上筑巢引發蛇類小動物攀援侵犯電氣安全距離也會引發線路故障。鳥害故障發生還和周邊地形有關，高山叢林、沼澤湖泊原始生態地區保持較好的發生鳥害故障居多。

3.2.1 鳥害故障特點及分析

有資料顯示，大部分鳥害故障發生時在冬春兩季凌晨時段，因鳥類排泄，高導電介質-鳥糞順橫擔或絕緣子隨風墜落形成放電通

3.2.2 治理對策

①對鳥害發生過的線路一定要詳細記錄原始數據，繪制鳥害區域圖。②利用區域圖標將鳥害發生區段作為重點防治目標進行巡檢，一經發現鳥窩利用檢修機會或采取帶電作業方式及時拆除。③積極采用科技手段進行防治。前些年，公司曾經要求大面積安裝鳥刺和鳥刺陣，作為防鳥害基本手段。雖然短期內也取得了一定成效，但在近期，作業人員發現鳥類利用鳥刺陣筑巢呈上升趨勢，鳥兒在刺陣上筑巢不僅非常牢固，為檢修拆除增加了難度，而且鳥巢也越來越大，有時一處三四窩鳥也不鮮見。④為此去年在部分高發鳥害線路上安裝防鳥害傘盤和驅鳥球(見照片9、10)，截止發稿日以上線路均未出現鳥害故障，防治效果明顯。⑤另外，對鳥害高發線路還應采用防驅結合，采取多種技術手段進行綜合性防治。⑥最后在以往線路有些故障發生時，因現場缺乏有效的物證，認為是復合絕緣子不明性閃絡，但在全線加裝防鳥害措施后，線路故障得到根本性的遏制。

3.3 覆冰典型故障事例

02月01日12時18分，500kV源安二線A相掉閘，重合成功。測距：距離安定站83km，距離渾源開閉所189.5km，單端行波測距距安定站側82.9km。故障發生時當地氣象條件：晴天，微風，氣溫2℃；故障發生前一天，即31日，陰天、霧、凍雨，相對濕度80Z%，氣溫-5℃至1℃。作業人員對#390-#412區段進行帶電登塔檢查，當地群眾說故障前普降小雪，登檢時，塔身、地面殘存少量薄雪。作業人員發現500kV源安二線#399塔A相均壓環、硅棒及導線上有放電燒傷痕跡，鐵塔上的覆冰全部融化順著塔材流到地面，#399塔A相絕緣子上的覆冰同樣融化而形成水流珠，在復合絕緣子表面發生沿面放電，其均壓環、復合絕緣子沿面及導線上有放電燒傷痕跡，造成線路跳閘(見照片11、12)。

3.3.1 覆冰故障特點及分析

線路覆冰故障多發生在初春入冬時節，當時氣溫乍暖初寒，溫度為-5o～5o左右，微風天氣，空氣相對濕度85%。天空中的冰雪落到導地線、桿塔上形成冰層，并不斷加厚延伸，冰層一邊慢慢融化但很快又粘附新的冰雪，冰雪層越積越厚，最終形成放電通道。據資料記載，08年南方電網就發生大面積冰災事故，造成倒桿塔，導地線斷線等嚴重設備損壞事故。

3.3.2 治理對策

①加大懸垂絕緣子第一片盤徑傘群，或上中下分別加裝大傘裙阻斷冰凌形成通道；②雙串絕緣子加大掛點間距或采取隔板裝置；③絕緣子改為V型串或八字形串結構；④絕緣子掛點上方加裝防水擋板；⑤敷涂憎水性涂料RTV、PRTV。

3.4 漂浮物放電典型故障事例

06月14日08時57分，220kV熱保線掉閘，重合成功，A相故障。保北站測距19.663km。經查為#49-#50桿，距#49大號側130m處A相導線因陣風刮起塑料布放電。巡視人員經詢問當地群眾得知故障時當地有大風，將遠處暖棚的大塊塑料布刮至導線上，因塑料布摻雜泥污對地放電(見照片13、14)。

3.4.1 漂浮物故障特點及分析

故障發生前期有大風，線路周邊有塑料暖棚、彩鋼板建筑、垃圾場、建筑工地等設施。故障后一般重合閘能重合成功，電氣部位有放電痕跡，導線斷股或燒痕明顯，春秋季發生較多。

3.4.2 治理對策

對發現的廢棄漂浮物進行收集掩埋；加強線路沿線群眾教育力度，發放宣傳材料告知異物對電力設施的危害；在大風特殊天氣組織特巡，及時對發現懸掛異物進行消缺處理。

3.5 焚燒或山火典型故障事例

09月17日15時54分，220kV車祁線故障掉閘，C(左)、B(中)相故障，重合閘不動作，相間距離一段保護動作，車寄站603保護測距11.19km，931保護測距12.8km，錄波器顯示11.9km。距祁州站20.69km。故障時當地為陰天，無雷雨等惡劣天氣。經查為37號JG2_18至38號ZM2_27塔C(左)相、B(中)相線下省道河龍線定州大陳村段油罐車與運煤車輛相撞后車輛起火，粉塵造成C、B相相間短路故障。巡視人員次日再次對37至38號檔內三相導線和合成絕緣子采用40倍高倍望遠鏡對導線進行外觀檢查，未發現導線、合成絕緣子有明顯放電閃絡痕跡，導線、絕緣子未見斷股損傷和明顯變形(見照片15、16)。

3.5.1 焚燒或山火故障特點及分析

初春、入冬時節，天干物燥，有值野外祭祀焚燒極易引發山火，對附近線路設施造成毀滅性危害。焚燒不僅烘烤桿塔使強度下降，引發倒桿斷線惡性事故發生，并且燃燒后的物質在空中懸浮極易引發電氣部位安全間隙不足放電，引起線路掉閘。

3.5.2 治理對策

長期開展民企護電聯動機制，深入群眾進行安全教育活動，獎勵發現和懲處縱火人員；在春秋祭祀時節加強線路重點區域巡視力度，對易燃物進行清理，在墳區附近張掛警示標志。

3.6 風偏典型故障事例

06月23日18時34分，220kV固南I線掉閘，重合不成功，南郊站931、101兩套保護動作，C相故障，南郊站測距9.8km，固店站測距21.2km。當晚因23日晚間大雨，且雷電活動劇烈，初步推斷故障點位于#64至#65間。次日作業人員冒雨進行故障巡視，詢問當地居民得知當地23日晚間瞬間風力大于10級，附近有大量粗壯樹木被刮倒刮斷，空曠地帶有簡易房房頂被吹倒(見照片17-19)，風向由西北向東南，輸電線路正好為側向受風。進行帶電登塔檢查時發現220kV固南I線#66桿C相(左線)下線大號側導線40-60厘米處及防震錘表面均有放電痕跡，左桿左側面有放電導致的水泥脫落痕跡，左桿爬梯有明顯放電點。導線未見明顯斷股，燒傷深度達單股1/2。經綜合放電痕跡及現場環境情況分析，此次故障為瞬時強風導致C相(左線)導線向桿身方向發生風偏，使得導線與左桿及桿上爬梯接近，發生單相接地故障(見照片20、21)。

3.6.1 風偏故障特點分析

風偏類線路故障發生多存在以下特點：①風偏故障發生時段多在暴雨強風極端惡劣天氣時；②重合閘重合成功率低；③發生時，保護動作表現為單相或兩相接地；④從放電路徑看基本分為：導線對桿塔、拉線、爬梯、導地線間、對周邊物體，如山坡、樹木、房屋等；⑤設備損壞嚴重，絕緣子閃絡或導地線斷股斷線。

3.6.2 治理對策

治理措施為：①線路設計階段考慮微地形區域氣象條件下，選取最大設計風速數值，并考慮導地線垂直受風時的安全間隙；②對風偏角進行修正，考慮安全間隙大于1.2m規程要求；③線路施工時避免在導線側安裝腳釘、爬梯，導地線懸垂線夾附近不要裝尖狀物；④對懸垂絕緣子加裝配重或進行V型串改造；⑤對引流線進行驗算調整收緊，采用雙掛點懸掛固定；⑥轉角度數超45o的在外角側使用雙串瓷或玻璃絕緣子。

3.7 樹木放電典型故障事例

7月16日12時19分，定南Ⅰ線接地距離一段、零序一段掉閘，A相故障，重合成功，車寄站931保護測距32.309km)，南郊站保護測距10.5km故障錄波測距20.68km。當時氣候為：地表溫度34o，微風。經巡視發現為#68至#69桿距大號側150m處A相導線線下有1棵楊樹，樹冠頂線引起線路故障。在查閱工作記錄的知：4月15日曾經安排人員對此段線路桿塔進行綜檢，但當時作業人員未對線下小樹引起足夠重視，認為滿足安全距離5米的要求而沒有上報處理，歷時3個月后，因氣溫高、弧垂低引發樹障放電(見照片22)。

3.7.1 樹木放電故障特點及分析

樹木放電故障一般為高溫、大負荷天氣，夏季中午時段發生居多，基本上重合閘都能重合成功。現場情形為：線下樹被燒焦，樹皮爆裂炸開，地面易燃物引燃后有灰燼，導線有燒傷放電痕跡。另外區外超高樹木也是造成樹木放電的重大安全隱患，在季風條件下，樹木倒伏后砸線跳閘(見照片23)。

3.7.2 治理對策

①嚴格按照線路巡視周期完成巡視；②結合屬地化管理要求對樹木進行統計，確定清楚樹障計劃；③做好線路周邊治理工作，采用聯系卡等方式告知樹木責任人砍伐時派專人進行監護；④對線路保護區外樹木也要進行統計治理，尤其是在季風來臨前，將樹木倒伏范圍內的樹障安全清除；⑤北方夏季多刮西北方向季風，因此線路西北方向的樹木是清除重中之重；⑥教育群眾要自覺愛護電力設施，一經發現有線下植樹現象及時制止。

4.結束語

輸電線路故障因地理、氣候、周邊環境的不同而不盡相同，但故障發生前的種種跡象和征兆是我們日常維護管理過程中需要發現和警惕的。本文旨在對線路典型故障特點進行分析并提出治理、防范措施意見，為線路日常管理提出指導性思路。線路維護管理人員在充分掌握設備運行狀況的基礎上要借鑒以往故障經驗教訓，制定出降低故障工作計劃策略，對事故前“苗頭”要采取有效防范措施，對已發生的故障要積極進行治理，才能確實降低線路停電跳閘次數，保證線路安全可靠供電。

[1]國家電網公司.十八項電網重大反事故措施(第六、第七章).

[2]110(66)-500kV架空輸電線路運行規范(第九章).