輸電線路運行故障的分析與防治

何少亮

摘 要：輸電線路在電力的傳送過程中充當中搬運工的角色，本文對輸電線路中存在的故障進行分析，提出防治線路故障的有效措施，保證電力在傳輸過程中的穩定性與有效性，對于整個電網運的安全性和可靠性而言至關重要。

關鍵詞：輸電線路；故障分析；防治手段

中圖分類號：TM711 文獻標識碼：A

可靠的電力供應是維持人們日常生活穩定的重要前提，電力系統一旦出現問題，不但會帶來嚴重的經濟損失，而且給人們的日常生活帶來極大的不便。因此，加強對電力系統的監控，做好針對性的輸電線路故障的分析與防治工作，使電力系統正常地運轉，以保證電力的正常輸送和人民的利益。

一、造成輸電線路運行故障的主要原因

一般來說，輸電線路將電能從發電廠輸送到負荷中心，沿途翻山越嶺，跨江過河，經受嚴寒酷暑及風霜雨雪的考驗，其引發故障的主要原因有外力破壞、自然災害、人為因素三大方面。

1外力破壞

外力破壞是指人們有意或無意造成的線路部件的非正常狀態，而實施的損毀、破壞電力設施行為，會造成線路的不安全現象或故障。主要有：

（1）毀壞線路設備，蓄意制造事故。

（2）盜竊線路器材。

（3）工作和日常生活中因疏忽大意或不清楚電業知識引起的故障，如樹木砍伐，建筑施工，采石爆破，車輛沖撞，放風箏等。

外力破壞容易造成斷線、倒桿等永久性故障，對線路的安全穩定運行構成極大的威脅。

2自然災害

輸電線路由于其運行外部環境的特殊性，極易受自然災害引發故障，如雷擊、大風、污閃、覆冰、鳥害、洪水暴雨等。

（1）雷擊故障，是由雷擊線路而引起的設備絕緣損壞或絕緣子串閃絡及斷線事故，雷擊故障有反擊和繞擊兩種形式。反擊是指雷擊線路的避雷線、避雷針或桿塔本體，由于雷電流流入大地時，在絕緣子串兩端產生非常高的電壓，并引起閃絡。繞擊是指雷電繞過避雷線直擊在導線上而引起的閃絡故障。

（2）大風故障，一般是由于導線在風力作用下發生擺動，使其與塔（桿）身、其他相別導線、地線或建構筑物、樹木之間的凈空距離不足而引起下路閃絡或短路故障。此外，大風還會刮起地面或屋頂的導電異物搭接在導線上造成故障，甚至當風速超過或接近設計風速時，將可能造成桿塔傾倒或損壞等嚴重事故。

（3）污閃故障，是指線路上絕緣子表面積聚有大量污穢物時，在受潮及泄露比距不足的情況下，在正常運行電壓下發生的閃絡故障。這種閃絡不是由于作用電壓的升高，而是由于絕緣子表面絕緣能力降低，表面泄露電流增加的結果。污閃與絕緣子表面積污的性質、表面污層的污濕特性以及絕緣子本身的狀態燈諸多因素有關。一般情況下，當一回線路發生污閃時，其周邊附近的線路也發生污閃的幾率較大，受影響的面積大、范圍廣，而且污閃故障維持時間較長，往往不能依靠自動重合閘迅速恢復送電，嚴重時候可引發整個電網故障。

（4）覆冰故障，是線路出現嚴重覆冰，容易在絕緣子傘裙之間形成冰掛，降低絕緣子的外絕緣水平而造成閃絡故障（也稱之為“冰閃”）；當覆冰發張超出了導地線和桿塔的設計機械荷載，可造成斷線、橫擔變形、倒桿等嚴重事故；另外，導線在覆冰融化脫落時，可引起導線上下舞動造成導線間或導線與地線間的短路故障。

（5）鳥害故障，是由鳥類活動造成的線路故障，一般情況下是鳥糞在絕緣子傘裙滴掛造成閃絡，或者是鳥類筑巢的水草、樹枝或金屬條（帶）造成導線接地或短路故障。

（6）洪水暴雨故障，是大（暴）雨導致河流暴漲、山洪暴發沖刷桿塔基礎，造成桿塔倒塌和斷線事故。

3 人為因素的影響

人為因素所導致的故障或事故，主要人為責任造成的，包括由于設計、施工質量不良，或設備制造質量不良所引起的各種事故；運行人員失誤造成的誤操作、誤調度引起的事故；運行人員運維不到位，未能及時發現并處理設備缺陷、隱患而造成的事故。

二、輸電線路運行故障的防治措施

雖然引發故障的主要原因有外力破壞、自然災害、人為因素三大方面，但由于各地的經濟發展、文化習俗、運行經驗不盡相同，輸電線路運行故障的防治不能一概而論，而應因地制宜，制定最為適合的措施。以下以清遠地區的幾起典型故障及防治措施進行探討：

1外力破壞引起的故障

（1）故障信息

2013年9月29日15：00時，220kV清燕甲線主一、主二縱聯保護跳閘，重合不成功，C相故障，清遠站側測距10.56km，燕河站側測距28.63km，故障電流為1664A。16：52時，中調對220kV清燕甲線強送電成功。

（2）查線結果

經查線發現高速公路利用吊車施工作業過程中，因吊臂與導線觸碰造成安全距離不足接地放電，導致#13—#14檔C相導線受損嚴重。

（3）防治措施

這是一起典型的線下違規吊裝作業造成的電力安全事件，對于此類事件，運行單位必須要落實各項事前管控措施。

①建立完善的風險檔案，將線路沿線保護區范圍內的施工點建立清冊并進行分級處理，尤其是鄰近線路的起吊、裝卸等施工作業，應列入“黑點”重點關注。

②做好電力設施保護的宣傳和教育工作，對列入風險檔案的各個施工作業點，運行單位應約談責任單位的現場負責人，以派發宣傳單、簽發安全隱患整改通知書或安全生產告知書等形式進行口頭或書面的安全教育，必要時可作圖文、聲像等記錄存檔。

③根據實際需要，縮短“黑點”的巡視周期，必要時應派運行人員進行現場監護和值守。

④利用視頻監控裝置等科技手段，對施工作業點進行24小時不間斷的在線監控。

⑤對于個別難以處理的隱患點，可書面報告當地安監或公安部門，積極尋求政府的支持，采取行政手段依法合規維護電力設施安全。

2 雷擊造成的故障

（1）故障信息

2011年9月13日03：59時，220kV陽燕甲線兩側主一、主二保護動作跳閘，C相故障，重合成功，陽山站測距24.5km，燕河站測距91km。03：59時，220kV陽燕乙線兩側主一、主二保護動作跳閘，B相故障，重合成功，陽山站測距20km，燕河站測距75.5km。一次故障電流甲線6.25kA、乙線5.178kA。

（2）查線結果

查線發現220kV陽燕甲線#80塔C相，陽燕乙線#80塔B相，玻璃絕緣子串有雷擊閃絡痕跡。故障塔位的土壤接地電阻率為2000，設計接地電阻20Ω，復測接地電阻7Ω，地線保護角為16.6°。

（3）防治措施

由于輸電線路的路徑基本上處于野外，在輸電線路的運行故障統計中，輸電線路的故障是整個故障中類型最大的一種，但由于雷擊屬小概率事件，防雷措施的選擇應同時兼顧經濟、技術及運行要求，不能顧此失彼。

①設計階段，應用雷電定位定位系統收集落雷密度數據，確定雷害多發區域，分析雷害特點，并提出設計線路年雷擊跳閘率允許指標。現場勘查，應實測線路地形參數，計算所選型的線路結構的每基桿塔的耐雷水平。

②運行階段，需做好雷擊桿塔基礎數據的收集分析，明確易擊桿段，根據現場實際有針對性地采取防雷措施，包括：降低桿塔接地電阻、改善接地網的敷設方式、適當加強絕緣、加裝線路避雷器、可控避雷針、減小保護角、增設耦合地線等手段。

③運行線路的防雷改造首先需明確易擊段和雷擊跳閘類型，以防反擊為主的，重點采取降低接地電阻等措施；以防繞擊為主的，重點采取減少保護角等措施；反擊和繞擊皆防的，采取加強絕緣、線路避雷器、耦合地線等措施。

④同塔多回線路防雷擊同跳，一般遵循全線整體實施原則，實施的優先順序一般為：增加絕緣子片數→加裝絕緣子并聯間隙→加裝線路避雷器。

3 覆冰造成的故障

（1）故障信息

2008年1月28日09：01時，220kV連陽乙線陽山站側主I、主II保護動作，B相故障跳閘，重合不成功，三相跳閘，測距39km；連州電廠側主I、主II保護動作，B相故障跳閘，重合不成功，三相跳閘，測距34.5km。

（2）查線結果

因清遠地區遭遇一場八十年一遇的持續低溫凍雨雪天氣，在持續惡劣氣象環境下，導、地線的覆冰嚴重，共造成連陽乙線33基桿塔斷線、倒桿事故。

（3）防治措施

造成本次廣東粵北地區嚴重覆冰事故的主要原因有：①山上、山下線段承受縱向不平衡張力超過桿塔承受的極限；②按運行經驗，設計未能考慮極端情況；③缺乏有效的融冰措施是進一步加劇了冰害的范圍。

為此，線路防治覆冰措施可按以下幾點進行考慮：

①線路設計階段認真調查氣象條件。除遵循設計規程外，氣象條件的組合應盡量對當地的氣候特征、地理環境作詳細調查研究，了解歷年冰凌頻數、性質、分布及危害等各方面情況，合理劃分冰區、確定覆冰厚度。

②合理選擇線路路徑。在勘測設計中，要合理選擇路徑，盡量避開高山風口、埡口、湖泊、水庫等容易覆冰地帶，尤其是高差變化大、陡峭、溫差交匯地區。對雨凇覆冰地段盡量不要出現跨越大檔距，合理控制耐張段長度，對連續上下山區域，宜適當增加耐張塔，必要時采用孤立檔進行設計建造。

③增加桿塔、導地線的強度。對普通自立直線塔（酒杯塔、貓頭塔）平口下部、導線橫擔和地線支架等進行強度校驗，適當提高其抗水平拉力強度。為減少或防止覆冰后鋼芯鋁絞線斷股、斷線，重覆冰區導線可采用高強度鋼芯鋁合金導線甚至復合軟芯鋁導線。復合軟芯鋁導線其芯線由碳素纖維和玻璃包覆組成，比普通鋼芯鋁絞線具有耐高溫、大容量、強度大、重量輕等優點。

④加強運行線路的冰情觀測。適當地設置線路觀冰臺站，發展新技術手段，實現線路覆冰情況的實時監控，掌握覆冰發展情況，以便及時采取預防措施。

⑤除冰技術應用方面。積極采用國內外成熟有效的防冰、除冰措施，包括熱力除冰防冰、機械除冰、被動防冰等方法的應用。必要時可試點應用電磁脈沖、溫控電熱帶等新技術、新方法。

4 施工質量不良造成的故障

（1）事件經過

2010年7月17日14：54時，清遠220kV陽燕乙線兩側開關C相故障跳閘，重合不成功跳三相。陽山站：主一縱聯保護、主二縱聯保護以及距離一段保護動作；燕河站：主一縱聯保護、主二縱聯保護動作。15：46時燕河站對220kV陽燕乙線強送不成功，手合后加速保護動作。

（2）查線結果

經檢查發現220kV陽燕乙線#4鐵塔C相耐張線夾（NY-300/40）承力鋼絞線斷線引起的，事后對斷裂的線夾進行材質分析及壓接工藝分析，認定該起故障時由于耐張線夾液壓施工操作不滿足工藝要求，導致耐張線夾握力及抗拉強度大大降低，最終發生線夾鋼芯斷裂。

（3）防治措施

①切實加強線路工程施工管理，嚴格執行架空線路施工及驗收規范、液壓施工工藝規程等相關技術、管理標準，提高工程質量。

②同時要大力開展新投產線路紅外測溫工作，及時發現通流缺陷。

結語

輸電線路在輸電的系統中使重要的組成部分，對于老百姓的日常生活而言，重要作用不言而喻。在地理、環境與人文因素的影響下，輸電線路中會出現各種各樣的故障，針對這些故障提出相應的防治促使，是輸電線路維護工作人員日常生活工作的重要任務，本文從影響電力運行的外力破壞、雷擊、覆冰、施工質量不良等案例進行分析，提出了一系列的解決措施，以其提高輸電線路運行的可靠性與安全性。

參考文獻

[1]馬振興. 關于高壓輸電線路的日常維護討論[J]. 中小企業管理與科. 2010，4（12）：34-38.

[2]趙智君. 淺談輸電線路的運行故障及防治方法[J]. 中國新技術新產品. 2011，5（17）：56-60.

[3]羅兵. 直流復合絕緣子不均勻污穢閃絡特性研究[J]. 高壓電技術. 2011，3（76）：345-347.