淺析輸電線路常見事故原因及檢修預防方法

摘要：輸電線路是電網的基本組成部分，由于其分布范圍廣，常面臨各種復雜地理環境的影響，當不利環境條件導致線路運行故障時就會直接影響線路的安全可靠運行，嚴重時甚至會造成大面積停電事故。架空輸電線路的故障一直是困擾安全供電的一個難題，故障事故幾乎占線路損耗以及成本的2/3或更多。結合我國目前架空輸電線路出現故障的種類，從檢修方法研究現狀入手，通過對比分析提出有效的故障檢修方法改進措施，降低線路的故障率，提高供電的可靠性。

關鍵詞：輸電線路；事故；狀態檢修；預防

作者簡介：馬鍵（1992-），男，河南南陽人，三峽大學電氣與新能源學院本科生。（湖北 宜昌 443002）

基金項目：本文系三峽大學“求索”大學生創新活動計劃基金項目的研究成果。

中圖分類號：TM726 文獻標識碼：A 文章編號：1007-0079（2014）03-0258-02

輸電線路是輸電網的重要組成部分，在電網中的地位尤為突出，成為電網安全、經濟、可靠運行的保障。送電線路的任務是輸送電能，實現電力系統間的功率傳遞。但由于實際情況限制，送電線路一般架設在荒郊野外，覆蓋面較廣，地質條件和氣象條件復雜多變，容易受到自然環境變化、人為活動和動植物危害等不可預測的破壞，由此引起的線路故障成多發態勢。因此，要搜集平時的故障信息并進行分析，根據具體情況提出相應的防治措施，保證送電線路的安全高效運行。

一、線路故障

1.常見線路故障分類

電力線路是電力系統的命脈，它擔負著電能傳輸的重任。同時，它又是電力系統中最容易發生故障的環節。力線路故障類型如下：

線路事故是指由于各種原因引起線路供電的突然中斷，事故出現后只有首先找到事故點并確定事故類型，才能找出事故原因并采取搶修措施，恢復供電線路的正常運行，并防止以后發生類似的事故。

輸電線路故障常見的有輸電線路風偏閃絡故障、雷擊跳閘、雷擊斷股、線路覆冰故障、線路污閃、線路外力破壞故障、線路鳥害故障等等。[1]

2.常見線路故障的型式及其特征

（1）鳥類對線路的主要危害。鳥類筑巢：春季鳥類開始在輸電線路桿塔上筑巢所用的樹枝在陰雨天氣時，桿塔上的鳥巢被風吹散掉落在帶電導線或懸瓶上，樹枝接觸導線（或靠近導線）而發生短路接地事故。

鳥類飛行：鳥兒飛行時口叼樹枝、鐵絲、柴草等物飛行。當它們在線路上空往返飛行時，鐵絲、雜草等物落在桿塔橫擔、懸垂絕緣子均壓環上時或穿越靠近桿塔構件與導線絕緣間隙時，會造成線路故障。

鳥糞閃絡：部分鳥類雖不在桿塔上筑窩，但棲息在桿塔橫擔上，所排糞便污染絕緣子，在空氣潮濕、大霧情況下易發生閃絡事故。

（2）雷擊跳閘。架空輸電線路中常見的過電壓有兩種：第一種是架空線路上的感應過電壓，即雷擊發生在架空線路的附近，通過電磁感應在輸電線路上產生的過電壓；第二種是直擊雷過電壓，即雷電直接打在避雷線或是導線上時產生的過電壓。

雷擊跳閘往往引起絕緣子閃絡放電，造成絕緣子表面存在閃絡放電痕跡。一般來說，絕緣子發生雷擊放電后，鐵件上有熔化痕跡，瓷質絕緣子表面燒傷脫落，玻璃絕緣子的玻璃體表面存在網狀裂紋。

雷電活動是一個復雜的大氣活動過程，雷害是影響輸電線路安全的重要因素，雷擊跳閘多年來一直位居線路故障的首位。隨著科學技術的不斷發展，防雷方法和措施不斷涌現、完善。[2]

（3）線路覆冰故障。線路覆冰是受微氣象、微地形及溫度、濕度、冷暖空氣對流、環流以及風等因素影響的綜合物理現象。按冰的形成機理，覆冰可分為降冰覆冰、云中覆冰、凝華覆冰。

覆冰對線路的危害有過負荷、覆冰舞動和脫冰跳躍、絕緣子冰閃，會造成桿塔變形、倒塔、導線斷股、金具和絕緣子損壞、絕緣子閃絡等事故。

（4）線路污閃。輸電線路絕緣子要求在大氣過電壓、內部過電壓和長期運行電壓下均能可靠運行。但沉積在絕緣子表面上的污穢在霧、露、毛毛雨、融冰、融雪等惡劣氣象條件的作用下，將使絕緣子的電氣強度大大降低，從而使得輸電線路在運行電壓下發生污穢閃絡事故。

絕緣子表面沉積的污穢既取決于當地大氣環境的污染水平（包括遠方傳送來的污染），也受當時大氣條件的影響（風力、降雨、降雪等）。此外，還與絕緣子自身形狀、尺寸、安裝方式、表面光潔度等有著密切的關系。

（5）線路外力破壞故障。外力破壞故障主要由違章施工作業，盜竊、破壞電力設施、房障（樹障、交叉）跨越公路、在輸電線路下焚燒農作物、山林失火及漂浮物（如放風箏、氣球、白色垃圾）等造成。

針對外力破壞的主要原因，有必要進行具體的故障分析，提出有效可行的防治措施，以保證輸電線路的安全運行。

二、常見故障的檢修方法

1.現有的故障檢修方法

檢修是指根據線路巡視、檢查及測量等工作中發現的問題，所進行的消除設備缺陷、提高設備健康水平、保證電網安全可靠供電、事故預防等工作。檢修的方式可分為停電檢修和帶電檢修。送電線路的檢修一般可分為日常性維護、大修（技改）和事故搶修。檢修方法主要有以下6種[3]：

（1）間接作業法：間接作業法是指人體處于地（零）電位上使用絕緣子工具間接接觸設備的作業方法。

（2）等電位作業法：和地電位作業法原理一樣，只是人體和帶電體之間的絕緣換到人體與地之間的絕緣，同樣保證人體內不流過1mA的交流電流。

（3）中間電位法：中間電位法的作業方式可以表現為接地體→絕緣體1→人體→絕緣體2→帶電體。

（4）分相檢修法：在10～66kV中性點不接地系統中，把檢修相設備強行接地，從而使該相設備的電位從相電壓降低到零，只能適用短時間可完成的工作項目。

（5）絕緣作業法：此法本質上屬于中間電位法，采用周密包圍人體的絕緣措施后，人體與帶電體、接地體空氣間隙已降為次要作用。

（6）帶電水沖洗：是防止設備污閃的有效措施，也是帶電作業中使用面廣、工作量最大的工作之一。帶電水沖洗按主絕緣分有的以水柱做主絕緣，也有依靠組合絕緣（水柱價一段絕緣桿）為主絕緣。

2.新式故障檢修技術的展望

新式故障檢修技術具有規模化、實時化和快速化的特點，實行狀態檢修是目前實施輸電線路狀態檢修工作的新思路。

現階段電網公司的電氣設備檢修實行以計劃檢修為主，計劃檢修與狀態檢修相結合，逐步向狀態檢修過渡的檢修模式。隨著電網結構的擴延和城鄉電網改造力度的增大，電力安裝、檢修、運行維護及其技術管理的工作量一直十分巨大，設備檢修安裝人員常處于數量不足和工作十分疲憊的狀態。設備的定期檢修、到期必修方式、與數量龐大設備的檢修工作量之間的矛盾，與企業實現減人增效提高經濟效益之間的矛盾，與大部分設備良好健康狀態之間的矛盾越來越突出，導致了設備健康水平不高，供電可靠性受到威脅。因此拓寬故障檢修的新思路勢在必行，實行狀態檢修勢在必行，具有重要的意義。

3.狀態檢修檢測系統的分類與功能

狀態檢修系統主要由信號變送、信號處理、數據采集、信號處理、數據采集和診斷等單元組成，按其使用場所可分為便攜式和固定式，對輸電線路的運行情況進行監測，其各系統的工作原理與功能如下：

（1）電容型設備在線檢測系統。電力系統中高壓電力設備的特點是高壓端對地有較大的等值電容，對電容型絕緣設備，通過對其介電特性的檢測，可發現尚處于早期發展階段的缺陷。而反映介電特性的參數有介質損耗角tanδ、電容值Cx和電流I。電容型設備各參數的在線檢測方法如下：

（2）避雷器在線檢測系統。我國目前主要使用的避雷器是氧化鋅避雷器，主要得益于氧化鋅良好的非伏安特性曲線。一般情況下主要通過兆歐表測量避雷器的絕緣電阻，初步檢查避雷器是否受潮，而避雷器的紅外檢測能夠在不停電、不取樣、不解體的情況下快速實現在線監測。[4]

紅外檢測主要通過對比正常工作狀態下和故障情況下發熱量的多少和熱像特征從而對避雷器故障作出判斷，其主要在線監測方法主要有3種：全電流在線監測；補償法測量阻性電流；諧波法測量阻性電流取MOA的樣電流信號，同時不必斷開MOA的接地引下線。

（3）GIS在線檢測系統。GIS障指以SF6作為絕緣介質的氣體絕緣金屬封閉開關設備，由于GIS設備一般封閉在金屬外殼中，體積小，比較緊湊，對故障進行定位較難，而GIS的內部故障以絕緣故的比例為多，且大多數后果嚴重。

而GIS設備在出現故障時產生局部放電現象時一般產生SF6氣體，成為監測絕緣故障的主要項目；同時局部放電會在外殼上產生流動電磁波，讓外殼產生機械振動。伴隨著局部放電出現的物理和化學變化是監測的主要依據，目前普遍采用電氣法和振動法來在線監測局部放電，從而實現對GIS的在線監測。

（4）絕緣子在線檢測系統。高壓絕緣子主要在電力系統或電氣設備中將不同電位的導體在機械上固定起來。而絕緣子在運輸過程可能因碰撞產生劃痕，在運行過程中可能由于雷擊而破碎或損傷，也可能因為外部原因和線路短路器繼電保護拒動作越級跳閘造成。通過狀態檢修及時查出問題，排除隱患，提高供電系統的可靠性。

絕緣子的監測主要是監測電壓的分布方法，電壓檢測早期大多采用短路叉、火花間隙或小型靜電電壓表等方法。近年來國內外不斷探索在線監測電壓分布和不良絕緣子的新方法，主要有自爬式不良絕緣子檢測器、電暈脈沖式檢測器、電子光學探測器和紅外熱像儀檢測法等。

（5）輸電線路在線檢測系統。輸電線路狀態巡視是在線監測的一種科學方式，是根據架空輸電線路的實際情況和運行經驗動態確定線路巡視周期的巡視。開展狀態巡視可以使巡視過程有的放矢，真正做到“該巡必巡，巡必巡好”。該系統主要由線路維護人員管理，常見的線路狀態監測工作如下：

1）瓷質絕緣子零值測試、接地電阻測量、導地線弧垂測量、交叉跨越測量、導線連接點、紅外溫度和絕緣子附鹽值測量等。

2）對線路故障進行快速定位，大致確定跳閘或故障的大致區間。

3）建立雷電預測定位系統，快速確定雷擊線路方位。

4）對線路沿邊的動植物對導線距離進行記錄，分析季節性生長規律，確定清理時間。

三、結論

隨著我國社會經濟的發展，架空輸電線路的運行情況也變得日益復雜，這是當前從事線路設計與維護的相關工作人員所面臨的新的挑戰，實施狀態檢修是時代發展的要求。作為目前電氣設備狀態檢修的重要手段，對設備運行狀態評估所需檢測技術還沒有達到較為完善的水平，特別是在線監測的技術或裝置等尚處于試點、探索、積累經驗的重要階段。[5]

雖然目前大面積實行狀態檢修制度還有一定的困難，但相對計劃檢修具有無可比擬的優越性，有利于提高生產技術管理人員技術水平，提高設備運行穩定性，降低設備檢修費用，提高社會效益。隨著技術的不斷進步，相信實施狀態檢修制度必將實現，將會有效降低輸電線路事故概率，極大提高電力系統的安全、經濟、穩定運行水平，并對電力企業的社會效益和經濟效益產生深遠影響。

參考文獻：

[1]李光輝，高虹亮.架空輸電線路運行與檢修[M].北京：中國三峽出版社，2000.

[2]王清葵.送電線路運行與檢修[M].北京：中國電力出版社，2003.

[3]孟遂民，李光輝.架空輸電線路設計 [M].北京：中國電力出版社，2010.

[4]陳雄波，孟遂民等.基于GIS的輸電線路運行管理系統數據庫設計[J].電力建設，2005，26（8）：65-68.

[5]唐波，孟遂民，等.輸電線路地理信息系統數據庫的設計與研究[J].三峽大學學報（自然科學版），2006，28（2）：141-143.

（責任編輯：王祝萍）