500kV輸電線路安全運行水平提升研究

雷邦勝

摘要：隨著社會經濟的快速穩定發展，500kV輸電線路成倍增長，其中有地區電網、跨區域電網、±800kV的配套線路。由于輸送電量大，在發生故障時，將直接威脅輸電網絡的安全運行。從輸電線路日常運維工作出發，分析了500kV輸電線路的山火、雷害、覆冰以及跳線風偏的防控措施，以提高輸電線路的安全可靠運行。輸電線路架設在野外，長期暴露在大自然中，外界破壞的可能性很大，只有用心加強運維管理，多方面的細致努力，方可真正減少跳閘，提高供電可靠性。

關鍵詞：雷害；風偏；山火；冰災；覆冰

中圖分類號： TM723 文獻標識碼：A 文章編號1672-3791（2015）10（a）-0000-00

安全是當今世界最關注的話題，是構建和諧中國特色社會主義的基礎。電網安全關系到國計民生，受到國網公司的高度重視。超特高壓輸電線路的安全運行是構筑堅強電網的根本，是國網公司“一強三優”得以實現的重要保障。

1防山火

山火威脅500kV線路安全運行問題日漸突出，其所引發的后果可能極為嚴重，同一個斷面或山脈，可能存在多條超特高壓線路，如這個斷面發生大面積山火，引發多條線路同時跳閘的可能隨之加大。2011年5月9日，直供攀枝花地方電網的2條500kV二石一二線相繼跳閘，造成攀枝花電網負荷損失達50%，給攀枝花經濟造成較大損失。假如山火發生在供給±800kV直流線路的配套500kV線路斷面或直接發生在±800kV線路雙極下方，這個損失將無法估量。山火的發生有明顯的季節性、時段性，與天氣情況、植被情況相關，發生季節主要在2-5月，時段主要為下午13：00以后，區段為植被較為茂密雜草叢生的地段。雖然掌握了發生山火的條件，但防山火工作存在諸多難點，輸電線路點多面廣防火太難。發生山火的地段幾乎沒有水源，及時滅火的可能性少。清理線路防護區的雜草工作量太大，不現實。

1.1如何進行防山火工作 （1）利用科技手段，在山火易發區段安裝山火在線視頻監測裝置，山火易發季節全天候進行視頻監測。（2）清理通道內的雜草，對低矮樹木進行砍伐。①理出山火重點防范區段，如：山火易發段一個斷面或山脈有多條線路通過的區段，大型水電站出線段及±800kV直流線等。利用有限的資金修建山火隔離帶。降低多條線路同時跳閘的風險。②梳理發生山火時的易跳閘點，根據山火引發線路跳閘的放電點，位置均在對地距離15米以內的線段，且下方雜草叢生并有一定低矮枝茂的樹木。由于設計和運行規程要求500kV輸電線路在人不可到達的地方規程距離為6.5米（人可到達的地方為8.5米），我們應在山火易發季節前，梳理500kV線路對地距離15米以下且導線下方雜草叢生的區段，對雜草進行清理，減少火源蔓延物。（3）線路通道內砍伐的樹木放倒后，應進一步將樹枝、樹丫運至遠離線路下方，防發生山火時促長火勢。（4）加強和地方政府溝通協調，爭取地方“三電辦”的支持配合，宣傳“西電東送”的重要性。山火導致的線路跳閘及所產生的線路運行危害，可能也會對地方經濟造成一定的影響，要爭取最大限度的政府支持，加強對計劃燒山控制及管理，提前做好預控措施。（5）充分發揮沿線護線員作用，利用護線員進行防山火宣傳工作，減少民族村莊的不安全用火現象。

2防雷害

（1）雷電自然現象屬于邊緣科學，人類對雷電的探索還在不停進行。（2）500kV輸電線路的絕緣配置較高，均在30片絕緣子左右，加上鐵塔四個腿均接地，所以抗反擊能力較強。（3）500kV線路雷擊跳閘主要為繞擊。主要原因是單回路鐵塔為貓頭型、干字型、酒杯型塔為主，避雷線保護角在5°-15°之間，僅靠導線上方的2根避雷線來防雷顯得單薄，避雷效果不太理想，防繞擊還需采取額外的防雷措施。由于防雷設施昂貴，采用差異化防雷可減少投資，降低雷擊跳閘率。（4）差異化防雷前期進行資料收集尤為重要。

2.1參數統計 參數統計包括線路走廊雷電參數統計和線路特征參數統計兩部分。雷電參數統計是基于雷電監測系統運行積累的雷電資料，以網格的形式對線路走廊進行劃分，統計、分析并獲取能反映該線路走廊不同時間、不同區域雷電活動特征的地閃密度、雷電流幅值累積概率分布等雷電參數。線路特征參數即線路基本信息、桿塔結構及絕緣、走廊地形地貌等參數。

2.2防雷計算分析 在參數統計的基礎上，綜合考慮線路的地形地貌特征、絕緣特征等因素，采用有針對性的、差異化的防雷計算分析模型對線路逐基桿塔進行防雷計算，得到每基桿塔的雷擊跳閘率。

2.3防雷性能評估 輸電線路防雷性能評估即根據設定的評估標準，結合逐基桿塔雷擊跳閘率的計算結果，評估每基桿塔的耐雷性能，并結合桿塔所處地區雷電活動參數、桿塔結構、絕緣配置、地形地貌特征分析耐雷性能弱的桿塔易閃絡的原因。

2.4防雷措施配置 以防雷性能評估結果為基礎，結合分析得到的桿塔易閃絡的原因以及各種防雷措施的特點，制定針對性的防雷措施以及治理方案，并對防雷改造方案實施之后的雷擊跳閘率再次進行計算，評估防雷改造的效果。

2.5差異化防雷技術 早期的輸電線路雷擊風險評估主要依賴于計算輸電線路的耐雷水平和雷擊跳閘率，而且一般只計算線路中的幾基典型桿塔在典型地形地貌和傳統雷電參數下的雷擊跳閘率。評估整條線路的雷擊閃絡特性時一般也只是將計算得到的典型桿塔的雷擊跳閘率按照各種地形地貌在線路走廊中所占的比率加權平均。輸電線路差異化防雷技術的優勢在于：該技術充分考慮了輸電線路時間與空間的差異，綜合考慮了輸電線路的雷電活動、線路結構、地形地貌等各種因素及特征，采用了基于雷電監測系統監測數據統計分析獲取的雷電參數，對輸電線路逐基桿塔進行了防雷計算，反映了一條輸電線路各基桿塔的相對防雷性能強弱，可有效地幫助我們更加細致地、有針對性地采取防雷措施來提高線路防雷性能，更加精細化的管理電網。

3防覆冰

3.1冰災表現的種類（1）過負載事故：這種事故造成金具損壞、導線斷股、桿塔損折、絕緣子串翻轉、撞裂等機械事故。（2）覆冰也可能使弧垂增大，造成閃絡和燒傷、燒斷導線的電氣事故。（3）脫冰跳躍，造成相間、相地距離不足跳閘。（4）覆冰導線舞動事故：不均勻覆冰或冰、風荷載的作用使導線產生自激振蕩和低頻率的舞動，造成金具損壞、導線斷股、斷線和桿塔傾斜或倒塌等機械及電氣事故。（5）冰中含有污穢等導電雜質造成冰閃。

3.2減少冰災的措施 （1）進行冰區校核，對已不滿足氣象條件區段進行冰區調整。（2）輕、中、重冰區輸電線路耐張段長度分別不宜大于10km、5km、3km。在高差大或檔距相差懸殊的山區或重冰區等運行條件較差的線路區段，縮短耐張段長度。（3）耐張段較長時，采取防串倒的措施，10mm輕冰區連續直線塔超過5基宜增設1基防串倒耐張塔。（4）覆冰跳閘頻繁區段，采取提高地線等級，同時在導線安裝雙擺防舞間隔棒。（5）處于微風振動易發區的輕、中冰區線路，應安裝防振錘、阻尼線、預絞式護線條等綜合防振措施；500kV線路輕、中冰區檔距大于600m的鄰檔安裝防振錘；檔距大于600m或單側垂直檔距大于500m的線路，安裝預絞式護線條；嚴重覆冰區段按提高一個冰區間隔棒次檔距安裝距離加密間隔棒。（6）充分利用科技手段，利用現場安裝等值覆冰在線監測裝置的預警信息，視情況開展直流融冰技術，高輸電線路主動抗冰防災能力。（7）采用相間間隔棒，由于相間間隔棒多用復合材料做成，不能承受彎曲力，在雙回路垂直排列線路時，由于兩相的擺動不同步，將會造成相間間隔棒彎曲損壞。使用GJ-100將相間間隔棒拉至地面，可以防止任何一相導線脫冰舞動帶來的損壞。

4防跳線風偏

強風是跳線風偏的主要原因，傳統的跳線串均為70KN的瓷質、玻璃或棒狀的復合絕緣子，在超過設計風速的情況下，絕緣子串向桿塔方向傾斜，風偏角增大，減少了帶電體與鐵塔的空氣間隙，當距離不滿足要求時，便發生閃絡跳閘，由于風偏跳閘一般情況是在工頻電壓下發生的，一般不能重合成功，導致線路停運，給電網帶來較大的安全風險。

防風偏閃絡的措施 （1）采用雙聯V型串配置，提高線路抵御強風的能力。這種方法只能用于新建線路，但不適合線路改造。（2）安裝重錘。目前500kV線路跳線串下端均安裝了重錘，但是風偏事件仍在發生，不能完全抵御強風。（3）以上2種改造均有局限性，前人研究了跳線防風偏復合絕緣子，這種防風偏間隔棒把絕緣子的“鉸鏈式”改為懸臂式，將擺動變為硬支撐，跳線串由“動”變“靜”。從此有效限制了跳線的擺動，解決了跳線串風偏閃絡難題。（4）對上述改造方法主要用于110-220kV線路，500kV線路由于跳線串長度一般在5米左右，風荷載大，復合絕緣子抗彎曲能力太差，風偏角得不到明顯改善，下面提改進建議，將5米長的復合絕緣子改為3+1+1連接，連接處鉸鏈，當整串絕緣子受到強風荷載時，上部分與鐵塔是硬支撐，由于500kV鐵塔引流線與塔身的距離一般在5米左右，下部分1+1受到強風偏移也與鐵塔保證了工頻跳閘間隙，同時減少上部分與鐵塔硬連接處底座的彎矩力，保護底座不受到損壞。

5結語

輸電線路架設在野外，長期暴露在大自然中，外界破壞的可能性很大，造成500kV輸電線路跳閘原因還有很多，如：鳥害、通道內樹竹、外破等。只有用心加強運維管理，多方面的細致努力，方可真正減少跳閘，提高供電可靠性。

參考文獻

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