輸配電及用電工程線路安全運行問題及技術分析

楊棟材 胡慶東

摘要：本文筆者分析了研究輸配電及用電工程線路安全運行的影響因素，并提出了優化安全運行技術應用的策略。

關鍵詞：輸配電工程；線路安全運行；供電效果

一、輸配電及用電工程線路基本概述

輸配電及電氣工程線路主要是將變電站的電力輸送到電力系統輸配電變壓器，然后通過輸配電變壓器將電力輸送到電力用戶終端的載體。輸配電及電力工程線路主要負荷輸送高、低壓電力，但無論何種形式的輸電形式，都必須以保證輸電的穩定性和安全性為前提。

輸配電、電氣工程線路的組成部分主要包括導線、絕緣子、桿塔、避雷導線、金屬配件等，導線主要由耐腐蝕、耐磨、導電性好的材料組成。絕緣體用于維護導體和塔，使其不導電；塔主要連接和支撐導體和避雷針，形成線路間的安全長度和距離，該硬件的主要功能是加強導線和絕緣子。

二、輸配電及用電工程線路安全運行影響因素

（一）氣候方面

各地氣候條件的差異給輸配電線路和電力工程線路的維護架設帶來了很大的困難。例如，一些極端天氣、暴雨、暴風雪和暴雨會對輸配電線路和電氣工程線路的安全產生一定的影響，導致供電不符合工程設計要求。在環境方面，根據調查和分析的結果，大多數輸配電和電氣工程線路都位于環境相對復雜的山區或森林地區。在這種情況下，供電線路終端不能保證大面積的電力安全和可靠性。

（二）冰害因素

從冰閃機理來看，輕覆冰條件下絕緣子的閃絡仍是冰污結合形成的閃絡，與絕緣子表面積污、冰電導率等密切相關，常在融冰期間發生冰閃，其放電電弧沿絕緣子表面發展。調查表明不少線路覆冰前絕緣子表面已存一定污穢，覆冰過程中過冷卻水的電導率與當時的大氣環境狀態和參數相關，影響冰閃特性的污穢實際上是表面已存污穢和覆冰過程中濕污沉降的疊加。冰層中的導電離子會向表面遷移，致使冰表面離子濃度最大，在融冰時則形成高電導率的水膜，從而降低冰閃電壓。輕覆冰時的冰閃機理及過程與污閃相似，增大爬電距離和線路污穢的清掃是防止輕覆冰閃絡的有效措施，如在塔頭間隙尺寸允許時增加絕緣子片數和串長，在雨雪冰凍天氣前清掃。重覆冰條件下絕緣子閃絡與冰柱形狀、冰凌橋接程度密切相關，其放電電弧沿冰柱及冰凌橋接面直接發展。一般來說，覆冰厚度隨線路所處區域的海拔高度增加，而低溫冰凍天氣的持續時間是覆冰厚度的主要影響因素。為提高絕緣子冰閃電壓，可采用不同傘徑絕緣子間插的方式、采用V型串和倒V串等布置、雙聯串應增大串間距，防止冰凌直接橋接，試驗表明其50%閃絡電壓得到了一定程度的提高。

（三）雷擊因素

從運行經驗來看，雷電繞擊與線路所處位置的局部地形密切相關，一般來說，當線路兩側地面傾斜角較大，如位于山頂、沿山脊走向時，由于線路兩側暴露弧段增大，兩邊相均可能遭受繞擊。當線路一側地面傾斜角較大，如沿山腰走向時，上邊坡側暴露弧段減小，下邊坡側暴露弧段增大，下坡側邊相易遭受繞擊。避雷線和大地為導線提供屏蔽作用，由于局部地形和相對位置的不同，屏蔽作用也相應變化。直流輸電線路還需考慮線路的極性，由于雷云對地放電中約75%--90%為負極性雷，直流輸電線路的正極性導線在負極性雷作用下，易于產生上行先導，更易遭受雷擊而發生閃絡。

三、輸配電及用電工程線路防治措施

（一）建立運維大數據綜合分析系統

結合冰區、風區、污區、雷電活動區、山火易發區等數據及線路數據、地理數據、運行數據、氣象/微氣象數據等，構建輸電線路全域數據系統。通過數據挖掘技術，獲取特性及規律，建立各類故障分析模型，實現線路故障分析預警、線路設備和運行狀態評價等高級應用功能，為極端氣候減災防災、應急搶修提供決策參考，為差異化設計和運行維護提供技術依據。

（二）研發自動化檢測裝置和機械化檢修設備

隨著電壓等級的提高和線路數量、長度的增加，為提高運維效率，輸電線路的巡檢、監測、檢測、檢修技術及裝備需進一步向自動化、機械化、智能化方向發展。在輸電線路狀態監測和檢測方面，利用在線監測和巡檢平臺增強輸電線路的狀態感知能力，并結合信息、通信和計算機技術構建智能輸電網。但監測裝置在實際應用中故障較多，多反映在電子器件的可靠性、電源等方面，需進一步研發狀態穩定、性能可靠、運行壽命長、耐候性好的在線監測設備。在巡檢平臺方面，應加大無人機巡線技術的研究和應用，利用機上配備的可見光檢測儀、紅外成像儀、紫外成像儀、機載激光雷達等對線路進行巡視，為滿足現場實用要求，需研制遙控距離達到30 km及以上的長距離無人機巡檢系統，并具備飛行穩定控制、GPS自主線路導航控制、地理匹配自動控制、線路桿塔自動跟蹤等飛行控制功能，使無人機巡線向全自動化方向發展。

（三）研究多種監測方式相結合的一體化監測系統

在極端氣候和大范圍自然災害條件下，及山區、高原、凍土區等地區，電網設備監測方法受到極大限制。為從全局、全天候、全天時動態探測線路的狀態，有必要深入研究衛星廣域遙感遙測技術。衛星遙感技術可在大范圍災害天氣下對輸電線路走廊的地形、地質、植被、輸電線路狀況等進行廣域監測，包括桿塔損毀監測、地質災害監測、走廊山火監測等，為線路故障搶修提供有效的監測數據。對于超、特高壓輸電線路集中分布的重要輸電通道，應構建多種監測方式相結合的立體化監測系統。

（四）強化防雷技術

雷電防護技術在輸配電工程線路中的應用較為復雜，技術人員應根據工程施工的實際情況采取不同的方法。具體來說，防雷技術的應用有兩個關鍵指標，即線路的防雷水平和雷擊發生時的跳閘率。第一步是設置輸配電線路和電氣工程線路，應選擇對線路有防雷作用的線路，以降低線路擊中的概率。在此過程中，技術人員應做好感應電壓的耦合和分配，以提高技術應用的有效性；第二步是控制塔在10q處的地面阻力，這樣不僅可以起到防雷的作用，還可以提高線路運行的防雷能力，從而減少雷擊的發生。第三步是通過建立耦合導線來增加耦合效應，從而降低絕緣子的電壓部分，從而形成分流流。

結語

綜上所述，在輸配電及用電工程線路的運行過程中，采用多種防治措施能夠控制氣候環境問題帶來的影響，通過建立信息化輸配電及用電工程線路系統能夠降低質量、人為以及后期維護因素造成的影響。

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