110～500kv的架空輸電線路運行狀態評估

嚴正興

【摘要】電力行業作為國民經濟發展的最基本最重要的一項基礎能源產業，是真正關系到國計民生的基礎產業，而隨著我國經濟的高速有效發展，對電力的需求量不斷增加，自然而然地需要對架空輸電線路運行狀態進行有效的狀態評估。而目前來說，狀態評估主要包括故障樹模型、馬爾可夫（Markov）模型、可靠性框圖、貝葉斯網絡模型以及神經網絡模型等等，本文通過采用基礎常見的故障樹模型即FTA 分析法，對110～500kv的架空輸電線路的運行狀態進行有效的評估，從而找到改進高壓線路的合理高效的方式方法。

引言

高壓的架空輸電線路具有傳統的地下線路無法比的特點，傳統的維修時間長，難度大成本還很高，因此，現在的電子系統已經逐漸采用高壓架空的輸電方式逐漸遠離傳統的輸電方法。而就現在我國的電力發展水平而說，尤其是輸電線路的狀態檢修方面，并沒有一個成熟的模式可供借鑒和套用，我國目前還在探索試驗階段。架空輸電線路運行狀態的評估工作真正意義上來講其實就是對高壓架空輸電線路五個主要的配備部件，其中包括，高壓架空絕緣子設備，高壓架空導線設備，高壓架空金具設備，高壓架空地線設備，高壓架空接地裝備這五個進行檢測和實時的評估。通過有關的設備儀器等等對其進行檢測判定發現是否出現裂化磨損等等的現象發生，從而及時采取措施，延長設備的使用壽命，提高整個系統的可靠性與穩定性指數。

正文

故障樹是一種美國貝爾電報公司發明的采用了邏輯分析的方法，逐層的，從上到下的，與淺入深地分析，體現了以系統工程的方法，來研究安全問題方面的系統性、準確性和預測性。FTA分析方法是面向事件分析，與單純的只是面向結構考慮硬件失效的可靠性框圖分析相比，最大的優勢就是其不僅僅考慮硬件失效，而且還允許軟件、人為操作和維修加上環境等等各個方面的影響，并且具有很強的直觀性。不過也應該注意到其可能忽視掉一些問題，且很容易就被重建。

在故障樹的整個的建造過程中一定要遵循以下幾個原則，以確保測試的準確有效：

1）明確測試的目的，對整個需要測試的系統的相關資料進行收集整理和分析

2）明確故障事件的準確定義，是什么，什么時候會發生都要有個準確的了解

3）明確選定頂事件，頂事件其實是我們最不愿意看到的，不同的頂事件構造的樹也不同

4）明確系統的各種邊界條件只有有了明確的邊界條件才能夠真正的清楚故障樹到底應該建到何處才是結束

5）明確各個事件的之間的定義以及邏輯關系，不能出現紊亂矛盾等等無解的情況。

首先應該分析識別出可能導致頂事件發生的各種可能，因為它是我們進行下一步定量分析的合理基礎。只有根據定性分析得到的結果對每個事件的重要性大小進行比對，才能真正的幫助評估人員進行有效的合理的解決問題。

根據分析導致高壓架空線路出現故障的主要部件其實就是高壓架空電線的各個組成部分。隨著由若干個狀態量的不同，影響程度也不一。

a） 其中影響高壓架空線路中的桿塔穩定性的主要因素有：

X1， 高壓架空線路中的桿塔是否出現傾斜以及傾斜度；X2，高壓架空線路中的桿塔表面是否發生脫落、銹漬以及什么程度的了； X3，高壓架空線路中的 桿塔主材是否變形以及變形的等級等等； X4， 高壓架空線路中的桿塔輔材變形率范圍； X5，高壓架空線路中的桿塔螺栓是否牢固以及牢固性等級指數；X6，高壓架空線路中的鋼筋混凝土電桿保護層腐蝕度以及鋼筋是否出現外露以及外露的指數程度等等； X7， 高壓架空線路中的普通混凝土電桿是否是出現裂紋以及裂紋的等級等等情況；X8，高壓架空線路中的 桿塔拉線和拉線棒銹蝕后直徑變化情況； X9，高壓架空線路中的桿塔塔材和拉線是否有出現防盜以及被盜的數量等等的情況。另外也可以將每個子事件定義即分為不良狀態，注意狀態以及良好狀態等等三個基本的狀態。根據相應狀態的評估標準[8]，將每個桿塔子事件的數據進行統計、分類，每一個桿塔的子事件對桿塔的運行狀態均采用運行狀態影響概率來表示，這些狀態影響概率是依據國家電網公司2006年頒布的110～500kV的高壓式架空輸電線路評價標準（試行）中的扣分程度，并結合現場運行人員針對本地區的特點進行分析而得出。

b） 其中影響高壓架空線路中的絕緣子的穩定性的主要因素有：

Y1，高壓架空線路中的絕緣子表面是否出現污垢以及污垢的情況； Y2，高壓架空線路中的 絕緣子表面是否出現爬電比距以及相應的數據等等的情況； Y3，高壓架空線路中的瓷質絕緣子自爆率系數； Y4， 高壓架空線路中的合成絕緣子是否出現破損、龜裂、老化等等情況以及出現的程度等等；Y5，高壓架空線路中瓷質絕緣子鎖是否是緊銷的狀態； Y6，高壓架空線路中的鋼角鋼帽是否出現松動等等不安全因素

c） 影響高壓架空的金具的使用情況共有五個基本狀態量（Z）：

Z1，高壓架空線路中的金具是否出現銹蝕以及銹蝕的情況； Z2，高壓架空線路中的金具是否磨損以及磨損程度系數指標； Z3，高壓架空線路中的金具的銷子是否短缺以及短缺的實際指數；Z4，高壓架空線路中的金具的是否出現松動以及具體的松動的情況； Z5，高壓架空線路中的金具強度等級概況。

e） 影響高壓架空的導地線共七個基本狀態量（U） 主要因素：

U1，高壓架空輸電線路中具體的斷股處的現斷股數量； U2， 高壓架空輸電線路的鍍鋅鋼絞線是否出現銹蝕以及銹蝕狀況； U3，高壓架空輸電線路的導線是否出現地弧垂偏差以及相應的偏差指標； U4，高壓架空輸電線路導線是否出現弧垂偏差以及偏差的具體系數； U5， 高壓架空輸電線路的同子導線弧垂偏差的具體系數； U6， 高壓架空輸電線路的導線連接器的對應指標； U7， 高壓架空輸電線路的導線強度實際指標。

f）影響高壓架空基礎及相應的接地狀態的主要因素：

V1， 高壓架空設備中的金屬基本的使用情況以及受損的狀況等等； V2， 高壓架空設備中的基礎地質時限受損的狀況等等； V3， 高壓架空設備中的基礎防護保護措施維修保護力度等等； V4， 高壓架空設備的接地電阻使用時限破壞程度狀況等等； V5， 高壓架空輸電設備的接地裝置鋪設的實際情況舒適度等級等等。

對架空輸電線路的狀態根據其影響程度，從小到大，分為一般的狀態，重要的狀態，參考的狀態是一些可以具有參考價值的指標。而對于一個運行中的高壓架空輸電線路而言，一共分為三種情況，運行狀態和停運的狀態，又細分為良好、注意以及不良狀態這三種狀態。其中只要不是良好的狀況，都需要及時的有效的進行檢查和及時的維修有力的處理。

2 110～550kv的架空輸電線路的可靠性指標定義以及相應的計算原理

110～550kv的架空輸電線路的可靠性指標無非指的是按照既定的運行條件下，預定的時間，規定的內容下來進行完成既定的概率。

架空輸電線路的可靠性指標要素有：例如期望值即期望發生問題的最多次數。還有頻率指標就是單位時間里希望發生障礙的次數等等。

本文采用著名的FTA 法評定法，即故障樹分析法，就是分析出高壓架空輸電線路出現故障的故障模式。通過分析高壓系統中的最小割集，進一步總結出哪些元件是高壓輸電線路中的可靠性進一步分析出最薄弱的環節，對其加以改造。。如果是給定基本的故障事件出現的概率， 就可以定量地評定出FTA即故障樹分析法的頂事件出現的概率。

3 實例分析

通過上述所述，可選取220kV高壓設備的運行狀態進行計算，進一步計算出高壓輸電設備中的其中的最不穩定的最薄弱的環節，從而計算出各個環節的不良狀態概率，以及輸電線路出現的不良狀態概率情況，以便于進一步及時的求出整條架空輸電線路的狀態情況，由此計算出整個高壓線路的運行狀態等級情況。

結語

架空輸電線路運行狀態的評估是以當前設備的實際工作所能達到的狀態為依據的，它通過一系列的先進的分析方法，對事故進行科學的預判，將各種直接原因以及間接原因都找出來，從而將故障的可能性降到最低。這樣就有利于工作人員進行有效及時的提供維修，必然可以節省一些不必要的維修時間與不必要的維修費用，相對而言自然提高了整個系統的運行可靠性。

參考文獻：

[1]郭永基 電力系統可靠性原理和應用

[2] 王巍.崔海英.黃文虎 基于故障樹最小割集的診斷方法研究[期刊論文]-數據采集與處理