多起輸電線路外力破壞跳閘事故的試驗(yàn)研究

秦金飛　程登峰　楊道文　夏令志　李森林

（國網(wǎng)安徽省電力有限公司電力科學(xué)研究院，合肥　230022）

隨著電網(wǎng)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，輸電線路的建設(shè)得到了長足發(fā)展。由于輸電線路長期裸露野外，要受到自然災(zāi)害的侵襲，而且鋪設(shè)面廣，所以外力破壞（簡稱“外破”）引起的線路跳閘事故概率呈上升趨勢[1-3]。按引起外破事故的原因，主要分為施工機(jī)械、風(fēng)箏類漂浮物和偷盜塔材等[4]。文獻(xiàn)[5-6]重點(diǎn)闡述了輸電線路下吊車等大型機(jī)械作業(yè)的智能預(yù)警系統(tǒng)的研制。文獻(xiàn)[7]講解了違章施工的行政管制建設(shè)。文獻(xiàn)[8-9]講解了外力破壞事故的預(yù)防措施。文獻(xiàn)[10-11]重點(diǎn)闡述了在線監(jiān)測裝置在輸電線路中分析及預(yù)防跳閘事故的作用。本文主要對近期發(fā)生的由風(fēng)箏線、驅(qū)鳥彩帶和漁網(wǎng)引起的三起外破跳閘事故進(jìn)行研究，分析了外破漂浮物的絕緣特性以及事故成因，提出了降低風(fēng)箏線等漂浮物跳閘事故的措施。

1　外破跳閘概況

近期，某省電網(wǎng)發(fā)生三起輸電線路外破跳閘事故，具體情況見表1。

表1　某省電網(wǎng)三起外破跳閘事故

1）風(fēng)箏線跳閘事故時，天氣為小雨，故障類別為A相單相接地故障，樣品如圖1所示。

圖1　風(fēng)箏線樣品

2）驅(qū)鳥彩帶跳閘事故時，天氣為晴，故障類別為B相單相接地故障，樣品如圖2所示。

3）漁網(wǎng)跳閘事故時，天氣為小雨，故障類別為A相單相接地故障，樣品如圖3所示。

圖2　驅(qū)鳥彩帶樣品

圖3　漁網(wǎng)樣品

2　外破漂浮物試驗(yàn)

對風(fēng)箏線、驅(qū)鳥彩帶和漁網(wǎng)開展絕緣電阻測量、干工頻耐受試驗(yàn)，為了模擬故障現(xiàn)場天氣情況，同時對風(fēng)箏線和漁網(wǎng)進(jìn)行了濕工頻耐受試驗(yàn)。

2.1　絕緣電阻測量

分別選取0.1m長的風(fēng)箏線、驅(qū)鳥彩帶和漁網(wǎng)作為樣品，采用5kV絕緣電阻表測量其絕緣電阻值，測量結(jié)果見表2。

表2　外破漂浮物樣品絕緣電阻值

從表2中可以看出，經(jīng)烘箱干燥后，風(fēng)箏線和漁網(wǎng)的絕緣電阻值較高，絕緣情況良好；經(jīng)噴壺少量噴水后，兩者絕緣電阻值均明顯下降，但風(fēng)箏線相比漁網(wǎng)更易浸水，絕緣下降更為明顯；經(jīng)多次噴水后，水分形成導(dǎo)通回路，兩者絕緣電阻值降低到千歐級別。

2.2　干工頻耐受試驗(yàn)

由于故障現(xiàn)場樣品長度有限，所以分別選取1m長的風(fēng)箏線、驅(qū)鳥彩帶和漁網(wǎng)作為樣品進(jìn)行干工頻耐受試驗(yàn)，采取逐漸施加電壓至 220kV進(jìn)行 1min耐受試驗(yàn)[12]，若樣品在升壓未達(dá)到220kV，已發(fā)生擊穿，則停止升壓的方案。試驗(yàn)結(jié)果見表3。

表3　外破漂浮物樣品干工頻耐受試驗(yàn)

從表3中可以看出，風(fēng)箏線和漁網(wǎng)均通過220kV、1min的干工頻耐受試驗(yàn)，故干燥風(fēng)箏線和干燥漁網(wǎng)的單位長度閃絡(luò)電壓耐受值均大于 220kV/m，晴朗天氣下，兩者絕緣強(qiáng)度達(dá)到絕緣桿的預(yù)防性交流試驗(yàn)要求，絕緣情況較好。

在驅(qū)鳥彩帶進(jìn)行干工頻耐受試驗(yàn)時，在電壓為35kV、65kV、73kV時，樣品表面均出現(xiàn)一次明顯的局部放電，放電消失后，繼續(xù)升壓至 83kV時，樣品表面多處出現(xiàn)明顯的局部放電，但電壓仍能維持，手動降壓后，觀察樣品本體完好，無燒蝕痕跡。第二次重新試驗(yàn)時，在試驗(yàn)電壓未達(dá)到125kV前的升壓過程中，樣品未發(fā)現(xiàn)明顯放電現(xiàn)象，但當(dāng)試驗(yàn)電壓升至125kV時，樣品發(fā)生閃絡(luò)擊穿。故干燥驅(qū)鳥彩帶的單位長度閃絡(luò)電壓耐受值約為 125kV/m，但由于其表面局部存在少量雜質(zhì)，造成實(shí)際放電電壓會低于試驗(yàn)電壓。

2.3　濕工頻耐受試驗(yàn)

分別選取 1m長的風(fēng)箏線、漁網(wǎng)作為樣品進(jìn)行濕工頻耐受試驗(yàn)，采取逐漸施加電壓至樣品擊穿，則停止升壓的方案。

風(fēng)箏線在少量噴水后，試驗(yàn)電壓加壓到 100kV時，開始發(fā)生爬電，未持續(xù)噴水且線徑細(xì)，水分很快被烘干，爬電現(xiàn)象消失；多次噴水后，加壓到40kV左右時，發(fā)生閃絡(luò)。故在潮濕天氣下，泄漏電流的影響，會導(dǎo)致風(fēng)箏線上的潮氣蒸發(fā)，風(fēng)箏線仍會有較高的絕緣強(qiáng)度；雨天時，風(fēng)箏線受水量較大，其單位長度閃絡(luò)電壓耐受值小于40kV/m。

漁網(wǎng)在少了噴水后，試驗(yàn)電壓加壓到30kV時，出現(xiàn)電暈放電聲音，繼續(xù)升高電壓至 50kV時，樣品首、尾端起火，試驗(yàn)現(xiàn)象如圖4所示。

手動將試驗(yàn)電壓降至為0后，樣品仍繼續(xù)燃燒。故濕漁網(wǎng)的單位長度閃絡(luò)電壓耐受值小于50kV/m，且漁網(wǎng)的燃點(diǎn)很低。

圖4　漁網(wǎng)濕工頻耐受試驗(yàn)

3　外破跳閘事故分析

3.1　風(fēng)箏線跳閘事故分析

風(fēng)箏線跳閘事故的輸電線路如圖5所示。

圖5　風(fēng)箏線跳閘事故的輸電線路

故障桿塔上中下相分別為B、C、A相，導(dǎo)地線橫擔(dān)長度分別為下相 16.9m，中相 16.1m，上相15.6m，下相導(dǎo)線放電尺寸圖如圖6所示。

圖6　下相導(dǎo)線放電尺寸圖

故下相導(dǎo)線放電點(diǎn)與塔身放電點(diǎn)的距離為

根據(jù)上述風(fēng)箏線在多次噴水后的試驗(yàn)研究結(jié)果和故障現(xiàn)場小雨天氣，按線性推算14.5m長的濕風(fēng)箏線閃絡(luò)電壓約為 580kV，由于線路運(yùn)行相電壓為577kV，故在不考慮非線性和分散性的情況下兩電壓值接近，從而在實(shí)際運(yùn)行中造成了相間放電的跳閘事故。

3.2　驅(qū)鳥彩帶跳閘事故分析

驅(qū)鳥彩帶引起的跳閘事故發(fā)生在220kV線路貓頭塔中相，相位排列為B（中相）、A（左邊相）、C（右邊相），故障后巡視發(fā)現(xiàn) B相橫擔(dān)處仍有長約1m的彩帶殘留（如圖7所示）。

圖7　驅(qū)鳥彩帶跳閘事故的輸電線路

絕緣子最小電弧距離為1.9m。根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果和線性推算，在表面帶有雜質(zhì)的情況下，1.9m長的干燥驅(qū)鳥彩帶在閃絡(luò)電壓在67～158kV之間，線路運(yùn)行相電壓 127kV，因此絕緣子兩端被漂浮的驅(qū)鳥彩帶短接發(fā)生放電。

3.3　漁網(wǎng)跳閘事故分析

漁網(wǎng)跳閘故障桿塔為220kV線路貓頭塔，相位排列為 B（中相）、C（左邊相）、A（右邊相），絕緣子最小電弧距離為1.9m，A相復(fù)合絕緣子兩端放電痕跡明顯（如圖8所示）。

圖8　漁網(wǎng)跳閘事故的輸電線路

根據(jù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)推算，濕潤漁網(wǎng)短接絕緣子后耐受電壓小于95kV，遠(yuǎn)低于實(shí)際運(yùn)行相電壓127kV，故導(dǎo)致輸電線路發(fā)生接地故障跳閘。故障電流使?jié)O網(wǎng)發(fā)熱、燃燒，從而掉落在桿塔附近的地面上。

4　減少外破跳閘事故的措施

1）加強(qiáng)大風(fēng)、降雨等特殊天氣前的巡視

類似于風(fēng)箏線和漁網(wǎng)的外破情況，晴朗天氣下，其絕緣狀況良好，應(yīng)在大風(fēng)、降雨等特殊天氣到來前，加強(qiáng)巡視，及時消除外破漂浮物。

2）積極開展輸電線路視頻在線監(jiān)測應(yīng)用

利用視頻在線監(jiān)測系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)輸電線路的長期實(shí)時監(jiān)測，通過視頻圖像及時發(fā)現(xiàn)并消除外破漂浮物，降低輸電線路外破事故的發(fā)生概率，提高線路的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

3）強(qiáng)化輸電線路保護(hù)宣傳工作

積極普及電力法律、法規(guī)知識，提高公民保護(hù)電力設(shè)施的意識，做到不亂丟風(fēng)箏線等漂浮物，降低外破漂浮物在空氣中漂浮的可能。

5　結(jié)論

本文對風(fēng)箏線、驅(qū)鳥彩帶、漁網(wǎng)3種輸電線路外破漂浮物進(jìn)行了絕緣電阻、干、濕工頻耐受試驗(yàn)研究。在此基礎(chǔ)上分析了三起漂浮物外破跳閘的原因，針對風(fēng)箏線、漁網(wǎng)等漂浮物在晴朗天氣下絕緣強(qiáng)度較好的情況，提出了加強(qiáng)大風(fēng)、降雨等特殊天氣前巡視的建議。同時為解決驅(qū)鳥彩帶等漂浮物本身絕緣缺陷的情況，應(yīng)積極開展輸電線路視頻在線監(jiān)控，及時發(fā)現(xiàn)并消除漂浮物。