電力輸配電線路的運行維護與故障排除方法

內蒙古電力（集團）有限責任公司錫林郭勒供電分公司 梁旭澤

造成輸配電線路故障的因素是多方面的，如設備老化、動物活動、雷擊、大風、結冰等。這些問題如何形成、造成了怎樣的危害以及應如何預防，是電力部門在日常工作中必須關注的問題。

1 電力輸配電線路常見故障類型

1.1 雷擊故障

雷電對輸配電線路造成的損傷分為多種類型，基本上可劃分為三種類型：一是反擊。直接作用部位是架空導線、桿塔的頂部位置以及避雷線。輸配電線路遭受反擊時頂部的電位遠遠高于導線，由此會引發絕緣子的閃絡；二是繞擊。雷電沒有經過避雷線而是直接作用在架空導線上，這種情況在330kV、500kV線路上較為常見；三是感應雷擊，這種情況下雷電并沒有直接作用在導線或桿塔上，但雷電是一種瞬時的強電流現象，當其發生的位置距離電力導線較近時會引發強烈的電磁感應，進而造成電力線路金屬部件出現火花放電，甚至燒毀部分零部件。據內蒙古氣象局統計，從2001到2015年全域雷擊引發的電氣、電子設備故障和損害達到了456起，電力系統受影響較大[1]。

1.2 風偏故障

輸配電線路是將導線固定在桿塔上，使其和地面以及建筑物保持足夠的安全距離。桿塔之間要保持一定的檔距，從幾十米到幾百米不等，取決于電壓等級以及導線的類型等因素。正常情況下導線在重力的作用下自然下垂，形成一定的弧度。但在雷雨大風天氣之下風力作用會造成導線來回擺動，這種現象稱之為風偏。由此引發的問題是輸配電線路對周邊的物體或桿塔形成放電作用，有時導地線間也會出現放電作用。在這種情況下，輸配電線路上的各種附件也會受到放電作用的影響，瞬時的強大電流會燒傷絕緣子、導線、線夾（用于固定側懸垂線）、防震錘等[2]。桿塔上的角鋼及腳釘等金屬材料易成為放電的位置。

1.3 污閃故障

電力輸配電線路分布在室外空間，空氣中的污染物會逐步積累在桿塔、金具、絕緣子等各種重要的位置上，有些污染物質灰塵含量高，甚至還存在一些鹽分。當潮氣或雨水和這些污染物混合后，就會在輸配電線路上形成導電介質，進而引發電力事故。污染的直接危害是絕緣子、鋼腳、鋼帽及金具等會受到不同程度的燒傷，其中以絕緣子燒傷的程度和影像范圍最大。污染會形成放電作用，絕緣子的表面會形成各種不規則的放電燒傷痕跡。污閃后不一定會造成電力線路中斷，但各種組件確實受到了損傷，其使用壽命和安全性將無法保障，故障概率會進一步增加[3]。根據實踐情況看，瓷質絕緣子受污染的影響最大，有些絕緣子采用玻璃鋼材質制造而成，也會受到這種因素的影響。

1.4 覆冰引發的故障

輸配電線路受到冷空氣作用在其表面可能形成結冰現象，不僅是線路，桿塔及其各種組件也都會形成覆冰，這種現象引發的問題也非常復雜。覆冰增加了桿塔和輸配電線導線上的載荷，尤其是導線，由于跨度較大，導線本身具具有一定的載荷，再加上覆冰的載荷形成了較大的力矩作用，桿塔和導線都可能受到機械性的損害，甚至會造成導線斷裂或者桿塔傾倒；導線或桿塔覆冰后有可能引發放電。如，導線受到覆冰的載荷作用造成其和地面的距離減小，此時可能引發對地放電的問題。導線和地線間本應保持足夠的距離，而覆冰會縮短二者間的安全距離，進而造成地線和導線間形成放電作用。導線引發的放電現象通常出現在覆冰融化和脫落時段，因為輸配電線路在此時會向上跳脫，安全距離將無法保證[4]。

1.5 鳥害引發的故障

鳥類的筑巢行為對電力輸配電線路的影響非常突出：短接空氣間隙。電力線路間要保持足夠的安全距離，形成空氣間隙，因為空氣具有絕緣性，因而可起到良好的保護性作用。有些鳥類體積較大，當其在輸配電線路上活動時有可能因為展翅、跨越等行為而短接空氣間隙，形成強烈的放電；鳥類糞便引發閃絡。鳥類在筑巢后會在桿塔上產生大量的糞便，而這些污染物在雨水或潮氣的作用下會形成導電介質，進而引發閃絡的故障。

1. 6外力故障

大型基礎設施建設，如高鐵、公路、橋梁等項目占地面積大，有可能和電力輸電線路之間產生沖突，在動土作業、吊裝作業以及物料運輸等活動中可能會干擾、破壞既有的輸配電線路，常見的問題是電力桿塔被撞擊、線路中斷。通常此類問題發生在城市地區、城市周邊、城鄉結合部等。在工程管理中要事先了解周邊的電力線路情況，從規劃、設計和建造等各個層面提前規避這些問題。

1.7 單相接地故障

絕緣老化、絕緣環破裂、動物糞便、潮濕及降雨等環境因素綜合作用在電力輸配電線路上，有可能引發單相接地故障。這種情況在所有的故障類型中占比最高，且在查找故障原因和位置時也存在較大的難度，發生此類故障后，與故障線路相連接的變電站內會發出特定的報警信號，最典型的是接地光字牌變亮，且變電站內的變壓器等設備會產生異響。

2 電力輸配電線路故障排除方法

2.1 排除雷擊故障的方法

雷電作為一種自然現象，其發生的時間、地點以及距離輸配電線路的距離等都是不可預知的，但氣象部門常年對各地的天氣情況開展監測，收集了大量的數據，哪些地區容易形成雷電現象、發生雷擊時間的季節和時段及雷擊和地形間的關系等均在反映在相關的大數據中。處理雷擊問題可從三個方面開展。

預防性措施。電力部門在規劃和建設輸配電線路時應事先了解各地的雷擊大數據，提前規避雷擊作用高發地區和地形，做到事前控制；合理設計避雷裝置，提高抗雷擊性能。避雷、防雷技術在不斷的發展和進步。如，早期使用的瓷質絕緣子在雷擊后容易受損，目前逐步使用復合材料制作絕緣子，其性能和可靠性大幅提升，被雷擊燒毀的可能性顯著降低。同時提高接地電阻的設計、降低其阻值，使其在雷擊的情況下可有效地排除危害[5]；感應雷擊的預防可采用輸電導向耦合法。這種技術的特點是有效控制雷擊時絕緣子上的瞬時感應電壓，進而降低放電電流的強度，防止絕緣子被燒毀。

2.2 排除覆冰故障的方法

要有效地消除輸配電線路上的覆冰故障，首先要快速準確的定位覆冰發生的位置，目前可以使用先進的傳感器來完成這一工作。其原理是導線在自然情況下對桿塔產生的拉力會處于一定的范圍之內，然而當其表面存在覆冰的情況下，這種拉力會顯著的變化，且覆冰的載荷作用導線上也會加劇其下垂作用，導線的角度也會發生異常。傳感器可測量導線的拉應力及其角度，進而判斷出哪些區域可能存在覆冰的問題。在確定覆冰的位置后，即可組織人力或通過其他的技術手段除去桿塔或者輸電線路上的覆冰。

常用的技術措施包括兩種：一種是機械除冰。這種方法主要依靠人工方式來實現，利用絕緣性的工具除去線路和桿塔上的覆冰，其效率相對降低。另一種是電流溶解法。電力輸配電線路本身也存在一定的電阻值，當電流從線路上通過時，線路會產生焦耳熱，這是輸配電線路產生電力能源線損失的主要原因。但同時這種物理現象也為消除覆冰提供了一定的便利。適當增加輸配電線路上的電流強度，這樣會增加焦耳熱的釋放量，由此便可融化線路上的覆冰。但這種處理措施可能會增加能耗，這是其最明顯的缺點。

2.3 排除風力故障的方法

風力作用也是一種不可預知、不可控的自然現象，當強大的風力作用在電力架空線路上是會導致其產生劇烈的搖擺，桿塔和線路上的拉應力會顯著增強，不僅會產生機械性的損害，還有可能引發強烈的放電作用，燒毀絕緣子、金具及其他的電力附件。對于風偏問題主要的處理方法如下：首先，加強線路設計，提高抗風能力。不同的地區在氣候特點上各有差異，內蒙古地區屬于溫帶大陸性季風氣候，其每年受到的大風影響是較為顯著的。在線路設計階段應該針對這一自然現象加強抗風設計，如合理控制桿塔之間的距離，借此來降低架空線路的弧垂，減小其在風力影響下的擺動幅度。電力輸電線路上還配置有專門的防震錘，這一裝置對控制線路擺動作用突出。

其次，控制電力輸電線路和建筑物之間的距離。電力輸配電線路在風偏作用之下易對周圍的建筑物產生放電作用，如建筑物距離線路過近人員的安全性將難以保證，在風力作用顯著的地區要加強對建筑距離的控制；最后，自然生長的樹木或城市地區的綠化園林要和電力架空線路保持足夠的距離，尤其是城市地區的樹木，樹冠不斷生長，和線路的距離不斷縮小，在風力作用下線路和樹枝容易交纏在一起。因此在日常管理中要處理好園林綠化設施和線路的距離。

2.4 排除鳥害以及外力故障的方法

鳥害的處理和預防。鳥類筑巢時叼來的鐵絲以及鳥的糞便是引發短路和閃絡的常見因素，其危害性較大，在電力線路管理中要采用有效的措施來預防鳥類的筑巢行為。常見的預防措施是在電力桿塔上設置驚鳥刺，迫使其難以在桿塔上筑巢。對于絕緣子及桿塔的塔頭位置這些地方易受鳥類糞便的污染，此時可采用一些包覆性的措施、產生圍護的作用，防止鳥糞落在桿塔頂部和絕緣子上。對于已形成的鳥巢要組織人力進行清理，在具體操作過程中要確保清理人員的安全性，使用絕緣性能可靠的清理工具；外力故障的排除措施。任何部門在開展施工活動時都要加強對車輛、吊裝機械的管理，一旦因為施工活動危及線路安全，應立即向電力部門報告，說明故障位置和故障情況。

3 電力輸配電線路運行維護管理方法

3.1 建立完善的電力故障定位技術體系

電力輸配電線路出現故障之后，首要的問題是快速明確故障發生的位置以及故障類型，然后才能在這一基礎組織起有效的故障處理措施。現代化的電力輸配電系統要建立起綜合性的故障定位技術體系：第一，加大信息化技術和先進傳感器的使用力度，如在覆冰問題、大風問題上可利用部署在線路上的傳感器獲取電力線路的拉應力變化和角度變化，據此來判斷哪些位置可能存在故障風險，提高定位故障的效率；第二，電力線路巡檢是非常重要的管理活動，電路部門要定期開展系統性的巡檢工作，及時發現干擾電力輸配電線路和設備的故障因素，并加以處理；第三，利用變電站，距離保護提高故障區域定位能力，縮減巡檢時間。

3.2 加強電力安全宣傳工作，處理各種潛在故障隱患

電力線路主要分布在野外空間以及人口聚居區，各種人為活動對電力輸電線路的安全管理也存在很大威脅，尤其是建設工程、燒荒、道路交通等。在市政工程、商業建筑開發工程中應該提高規劃設計水平，從源頭上避免電力線路和工程項目之間的相互干擾，重點是控制好空間距離。輸配電線路上的園林綠化設施、鳥巢等要定期清理，還需增加防鳥針、驅鳥器等防鳥設備。要達到這些管理目標，僅靠電力部門是難以達到的，關鍵在于發動人民群眾和其他城市建設部門的力量。通過廣泛地宣傳活動指出不規范、不安全的行為，杜絕認為干擾因素。

綜上，對電力輸配電線路的故障主要是由于環境因素、動物活動、雷擊、大風等問題引起的，有些問題會引發電力線路短路或放電，直接燒毀金具、絕緣子及線路，還有些故障因素會造成機械性的損壞。電力部門在預防和處理此類故障時要制定出系統性的措施，從輸電線設計、施工、日常巡檢等多個層面消除這些問題。