輸電線路運行故障的分析與防治

陳 健

（國網江蘇省電力有限公司 南通供電分公司，江蘇 南通 226000）

1 輸電線路常見故障類型分析

1.1 閃電雷擊故障

在電網中，閃電雷擊故障是影響最大、危害最大的一種。由于輸電線路均在野外，因此夏季雷雨天氣時極易發生閃電雷擊故障。調查數據顯示，我國每年發生的輸電線路故障超過10起，其中最多的一年甚至達到了200多起。而且當有較大的雷電事故造成線路不穩定、跳閘等故障時，還有可能引發火災[1]。

1.2 覆冰故障

覆冰故障也是影響輸電線路安全運行的關鍵因素。近年來，隨著冰凍災害頻繁發生，輸電線路覆冰跳閘的事件日益增多，覆冰故障極易引起電線桿負荷超限、電線覆冰舞動、脫冰跳躍等，使電線桿因承受不住負荷而變形、折斷，電線絕緣損壞，嚴重威脅著我國北方地區的冬季供電和電網的安全穩定。

1.3 風偏放電

風偏放電是影響電網安全運行的重要原因之一。近幾年來，因大風造成的風偏放電所造成的輸電線路短路事故日益增加，嚴重危及了輸電線路的正常運營。在大風影響下，輸電線路會出現搖擺，從而導致線路短路或跳閘，主要集中在海岸及大風地區[2]。

2 輸電線路常見故障原因分析

2.1 閃電雷擊故障原因分析

無論是從天氣還是從環境上來說，都有可能發生電擊事故，因為每個線路所處的位置都有著不同的雷電循環。尤其是我國山區、丘陵地帶，往往會出現閃電和雷擊。在地理和環境方面，我國一些地區的土壤電阻率較高，因此在接地后，會由于電阻大而極易出現反跳。另外，山區的坡度會使山區線路上產生很大的電弧，增加了閃電雷擊故障的發生概率，從而引起短路。

2.2 覆冰故障原因分析

（1）倒塔。倒塔是由于線路上結冰，負載超出設計極限，從而導致電線桿無法承載負載而發生變形、坍塌。

（2）導線擺動。當冰層覆蓋時，電線因重力而產生一定的變形。隨著氣溫升高導致線路上的冰塊掉落，線路會隨之搖晃。冰面越厚，弧線越大，線路搖晃幅度越大。

2.3 風偏放電原因分析

風偏故障有以下原因：一是線路所在地區強風天氣造成的故障，局部強風會對輸電線路造成局部影響，導線在風的作用下會產生一定的晃動和位移；二是因強風造成的空隙放電電壓降低，在大風和暴雨天氣，強風可使暴雨沿著風向形成不連續的水線。這種情況下，如果水線的位置與閃絡路徑相同，那么孔隙放電的電壓就會降低。

3 輸電線路常見故障防治措施

3.1 閃電雷擊故障防治措施

要想讓雷電失效的可能性降到最低，就要做好最基本的防護措施。首先，要系統地分析各個區域的雷電分布狀況和雷電強度，以便了解雷電的強度與地形、線路結構的關系，找出雷電與線路短路的內在聯系。依據已繪出的電網雷區分布圖，提出一套實用的綜合防雷方案。

當前輸電線路的防雷措施包括設置避雷線、橫向避雷針、線路避雷器，減少桿塔的接地電阻以及使用多個避雷針系統[3]。

3.2 覆冰故障防治措施

為了解決輸電線路的結冰問題，提出了一種在輸電線路上進行防冰的方案，同時要兼顧實際的有效除冰方法。

（1）在進行防冰設計時，應考慮線路所在地區的特殊情況，分析其覆冰區和覆蓋層的厚度，以防止發生嚴重的冰凍，并盡可能選取覆蓋面積較小的地區。

（2）目前在輸電線路上采用的除冰方法有熱融冰法、機械破冰法以及自然除冰法。熱融冰法包括潮流分布、短路電流、鐵磁線路等；機械破冰法重點利用輸電線路導線的力學效應損毀覆冰的力學平衡，使其落下；自然除冰則在導線上加裝阻雪環，使覆冰自行脫落。具體要根據實際情況選擇最優的除冰方法。

3.3 風偏放電防治措施

為了更好地防止和控制風偏放電，需要與地方氣象部門緊密配合，在不同地區進行風向監測，并將風向和風速都考慮在內。根據不同地區的不同工況，確定合理的風向設計標準，進行相應的參數優化。在強風天氣時，可以采用“V”型結構，以降低由于風偏導致的放電故障發生概率。同時，在鐵塔面向導線時，要盡量避免在鐵塔上安裝其他導電突起物，以降低可能發生的放電事故[4]。

3.4 建立健全的運維管理制度

輸電線路的運行條件十分復雜，造成線路故障的因素多種多樣，為此要建立完善的電網運營管理制度，明確輸電線路的維修職責，對線路進行合理的劃分和分區，將運營責任落實到每個員工身上。同時，在實際操作中要注重采用先進的管理思想和方法，并在實踐中不斷總結經驗，找出其中的規律并加以改進，確保電網運行的安全、穩定。

3.5 防范自然環境的影響

在實際工程中，要嚴格控制施工質量，采用混凝土加固基礎，加強其品質，提高抗風性。為增強電網的抗雷能力，應將其作為一項重要工作，積極開展各項相關工作。本文的研究內容包括以下3個方面。

（1）架空接地。采用架空接地線的設置，既能增強電線的抗雷能力，又能有效進行避雷。也就是說，塔中的閃電可以被控制，從而降低塔頂的電勢。在電力系統中，對電力系統的接地避雷線進行防護，可減少電力系統的超負荷，而架空線的設置對感應過電壓的幅度進行了有效控制。

（2）采用無串聯間隙的避雷器。目前的電力系統中，采用避雷器對電網進行防護，但防護距離太窄。氧化鋅避雷器（Metal Oxide Arrester，MOA）無串聯間隙，可以對線路進行有效的監控，防止線路出現電弧事故。但是該裝置在使用過程中極易老化，且線路數目龐大，難以進行有效的控制。

（3）采用電流限制裝置。該線路的過電壓保護能保證斷路器在不跳閘的前提下實現電弧的熄滅，并有效降低電擊跳閘的概率，降低絕緣子的損壞[5]。

3.6 加強日常巡查

日常工作中應加強對輸電線路的日常巡視，及時發現并解決問題。在實際工作中，應制定一套詳盡的巡檢制度，明確巡檢范圍和頻率，并配備專職的巡檢人員，對經常出現的事故進行監控，以降低故障的發生率，確保電網的安全，減少因設備及線路老化而造成的電力系統故障。在具體運行和管理方面，電網公司要重視設備線路的日常維護；在具體實施過程中，應及時更換和維修老化的設備。此外，在夏季雷電災害和春季山地火災多發的季節，電網公司應加強設備和線路的檢修與巡查，減少因巡檢和維修不當造成的安全事故。通過建立公眾服務平臺，設立投訴電話，有效解決電力問題，提高服務水平。

3.7 建立運檢管理系統和信息庫

各級電網公司應成立專業的管理機構，加強對電網的監控，并充分利用信息技術在電網運行過程中起到的關鍵作用。通過對輸電線路的正常運行狀況進行分析，能夠正確判斷線路的故障，掌握其運行狀況，并嚴格按計劃進行維修；分析、整理已有數據，制定相應的對策；在易發生故障的區域，應設立重點觀測目標，充分搜集資料，以供發生意外時參考以前的情況，選擇維護方式；建立專用的設備數據存檔，增設新設備，從多個方面建立健全的檔案，以便及時發現和維護，減輕員工的工作負擔[6]。

3.8 對輸電設備進行管理

輸電系統是影響電力系統安全運行的重要環節，對其進行有效的管理是十分必要的。定期對輸電設備進行檢修，根據檢修發現的問題采取相應的維護措施，并及時處理。為保障電力系統的正常工作，需要對系統中的突發故障進行維修。

3.9 加強操作票確認制度的執行

從輸電線路倒線故障、人員誤操作等幾個方面對輸電線路短路、斷路故障進行了分析，并指出在實際應用中應加強操作票的校驗，以避免各種誤操作、倒線等故障，確保輸電線路的安全與穩定。此外，在實行運營票時，要充分利用信息技術，開發App軟件，以保證網絡運行的安全。這種方法能夠有效提高操作工人的電控準確度，降低因操作失誤造成的安全事故，同時能有效使用軟件進行校驗，提高作業效率。

3.10 應用智能電力監管技術

智能技術的快速發展使它得到了廣泛應用。對輸電系統的運行控制方式進行了分析，提出了利用智能監控技術對其進行監控的可行性。在具體實現中，對線路故障現象、設備運行異常現象進行預警，并在監控系統中設置智能監控軟件，以解決故障現象。通過這種方式，可以有效提高電力系統的運行水平，降低各種線路、設備發生故障的概率。

3.11 信息數據庫的建立

隨著電力市場對電力系統的要求日益增加，必須對現有的電力系統進行改造，以提高其運行效率。輸電網絡中的附屬設施數量眾多，因此其維修和管理工作非常復雜。為便于對線路和設備的檢查與管理，采用數據庫來實現設備的數據存儲。當輸電網出現故障時，維修人員參照資料庫能更精確地辨識出故障，使維修工作更加有針對性。同時，對數據進行對比，能快速地發現線路的安全隱患，并采取相應的防范措施，保證線路安全可靠。

3.12 網絡技術的更新

隨著科學技術的飛速發展，電網的運行控制是技術發展的必然趨勢。在電力系統日益增多的情況下，傳統的技術手段很難確保其正常運行，為此必須大力引入網絡技術，尤其是利用互聯網技術。通過本系統可以實現對系統各個環節的優化，簡化了操作控制流程，提高了作業品質，降低了運檢費用。在利用互聯網進行智慧管理的同時利用新的技術，如無線數據傳輸、數據挖掘、自動化定位技術等，從而更好地檢測出安全隱患，達到防范和解決問題的目的。

4 高壓輸電線路故障快速診斷

4.1 根據保護測距預測出故障桿號的區段

由于任何保護的正、負、零序阻抗都是在工作頻率下進行的，因此它的好壞直接關系到保護動作的精度。盡管故障點的孤點阻抗會對保護的精度造成一定的影響，但目前供電公司并沒有嚴格的規定，所以只能根據電網的運行情況來判斷。一般在給定距離時，可根據有關的線路圖來確定相應的標號。為了充分考慮到距離，根據經驗，可以用計算出的桿數在安全的重點巡邏期間向兩邊延伸5～10 km。

4.2 根據設備的缺陷臺賬對故障桿號區段做出預測

當輸電線路發生故障時，則需要檢查故障發生前巡查該路段時存在的問題，依據設備的缺陷臺賬對故障進行預測。夏季線路處于高負荷運行狀態下，對此需要加強對線路交跨區域的檢查力度，及時發現安全隱患并進行排除。

4.3 按照設備的特殊區域將故障桿號區段做出預測

由于線路所處的地理位置不同，且造成的脫閘事故往往在惡劣的氣候條件下發生，因而對其所受到的環境影響也各不相同。在雷雨天氣，特別是雨天，線路很容易發生故障。因此，首先要確定導線在雷擊區中，在沒有雨水和狂風的情況下，如果線路發生了故障，就需要對沿線的樹木、特殊的桿塔以及大樓進行檢測。

4.4 接地故障的檢測

對某些具有高電流和長期運行的接地故障，發生重合閘的概率很低。此類故障一般表現為：一是微氣候區的大部分線路在強風天氣時會影響到塔身或鄰近建筑物的某些部位；二是在大風、暴雨等惡劣氣候條件下，具有較高接地電阻的直線塔與大跨距重疊的可能性。

5 結 論

輸電線路是電力系統中的一個重要部分，其重要性不容忽視。由于受地理、環境以及人為等多種因素的影響，在電網的運行中，各種失效都不可避免，如何根據故障的不同進行有效的防范和處理，是電力系統維護工作的一個重要問題。對電網進行了分析，得出了雷擊、覆冰、風偏放電等人為原因造成的電網失效。為了保證輸電線路安全、可靠且科學的運行，輸電線路維護人員應采取多種防范措施，以減少故障發生的可能性，保證電力系統的安全運行。