武志強

摘 要：在總結輸電線路故障評判標準的基礎上，針對影響電網可靠運行的雷擊故障、污閃故障、微風振動故障等線路故障，從事故現象、形成原因、故障特點、危害等方面入手，分析各類故障的防范措施，對于輸電線路的安全可靠運行具有積極的現實意義。

關鍵詞：輸電 安全 故障 防范

中圖分類號：TM732 文獻標識碼：A 文章編號：1007-3973（2013）006-035-02

1 線路故障及評判標準

線路故障是指組成輸電線路的元件完全或部分喪失其規(guī)定功能而引起的線路異常工作狀態(tài)。

1.1 線路故障評判標準

（1）電能質量不能滿足標準。

電能質量也就是電力系統(tǒng)中交流電壓、頻率和電壓波形應保持在一定的允許變動范圍內。

我國允許的電壓偏移：10～35kV及以上的電壓供電和對電能質量有特殊要求的用戶要求電壓偏移在？%之內；10kV以下的高壓供電用戶電壓偏移在？%之內；低壓照明用戶為+5%到-10%。我們國家電力系統(tǒng)頻率f為0Hz，300萬千瓦及以上系統(tǒng)頻率偏移不得超過？.2Hz；300萬千瓦以下的系統(tǒng)不得超過？.5Hz。波形要求為正弦波，若為非正弦波時，其任一次高次諧波的瞬時值應不超過同相基波電壓瞬時值的5%。

（2）運行狀況發(fā)生改變。

輸電線路運行狀況改變包括：1）非計劃停電或被迫少送電；2）停電時間超過了批準的時間；3）系統(tǒng)振蕩或解列；4）線路永久故障（倒桿、斷線等）；5）線路跳閘。

1.2 線路故障原因

圖1 輸電線路故障跳閘統(tǒng)計

污穢、雷電、覆冰、大風、洪水、微氣象等自然環(huán)境原因占輸電事故總數的45%，成為首位因素；線路保護區(qū)內違章施工、違章種植、盜竊線路桿塔器材等外力破壞原因占輸電事故總數的38%，成為第二位因素。

線路的常見故障：雷擊故障、污閃故障、微風振動、振動故障、覆冰故障及其它故障等。主要以季節(jié)性故障為主。故障的主要表現形式：跳閘、元件損壞等。本文主要從故障現象、形成原因、機理、故障特點及危害等分析著手，介紹不同故障的主要預防措施和處理方法等。

2 輸電線可靠運行影響因素及防范措施

2.1 雷擊故障及防雷措施

雷害事故是架空送電線路最頻發(fā)的事故，我國歷年送電事故統(tǒng)計中，雷害事故平均約占60%以上。在雷曝日平均40日以上的多雷地區(qū)和強雷地區(qū)，雷害事故可達送電事故的70%以上。因此線路防雷工作在架空線路的安全運行工作中是一項十分重要的工作。

2.1.1 感應雷

感應雷指當雷擊線路附近時，其先導路徑上的電荷對導線產生靜電感應電荷，當主放電開始時，該電荷被迅速中和而產生的雷電流及雷過電壓現象。由感應雷形成的感應過電壓數值常為100～200kV，最大也不超過600kV。因此其對110kV（其絕緣水平在700kV以上）以上線路的危害不大，但足以破壞35kV及以下的輸電線路。感應雷入圖2所示。

圖2 感應雷

2.1.2 直擊雷

帶電雷云對架空地線、塔頂導線、絕緣子等直接放電，形成正向雷電波過電壓的現象稱為直擊雷。對于不同的電壓等級，直擊雷的危害都是存在的。直擊雷過電壓根據雷擊導線的部位不同可以分為反擊雷和繞擊雷兩種。反擊雷發(fā)生時，雷電擊中桿塔或避雷線，雷電流會使雷擊點的電位大大升高，如果該電位與導線的電壓超過電氣絕緣的承受能力，就會發(fā)生雷擊閃絡。而繞擊雷指雷電繞過避雷線直接擊中輸電導線而產生過電壓的現象。

輸電線路遭雷擊產生的危害如下：

（1）輸電線路遭受雷擊造成跳閘，導致電力系統(tǒng)無法正常供電，線路及開關設備的維護工作量加劇。電力系統(tǒng)跳閘中有40%～70%是由雷擊造成的，危害巨大。

（2）擊中輸電線的雷電波會沿著輸電線路進入變電站，而變電站的絕緣強度弱于輸電線路，如果變電站內的設備保護達不到要求，就會引起設備絕緣被損壞，電力系統(tǒng)的供電安全遭到威脅。

對于雷擊危害，可以從以下方面進行防護：

（1）防止雷直擊導線。

沿線架設避雷線，有時還要裝設避雷針與其配合；在某些情況下改用電纜線路，使輸電線路免受直接雷擊。

（2）防止雷擊塔頂或避雷線后引起絕緣閃絡。

線路的耐雷水平愈高，線路絕緣發(fā)生閃絡的機會就愈小。為此，降低桿塔的接地電阻，增大耦合系數，適當加強線路絕緣，在個別桿塔上采用線路避雷器等，是提高線路耐雷水平，減少絕緣閃絡的有效措施。

（3）防止雷擊閃絡后轉化為穩(wěn)定的工頻電弧。

通過增加輸電線路絕緣子數量，可以降低絕緣子串上的單位距離的電場強度，同時電網中采用不接地或經消弧線圈接地的方式，避免雷擊閃絡后轉化為穩(wěn)定的工頻電弧。

（4）防止線路中斷供電。

可采用自動重合閘，或雙回路、環(huán)網供電等措施，即使線路跳閘，也能不中斷供電。

輸電線路防雷的四道防線在應用時應根據具體情況實施，例如線路的電壓等級、重要程度、當地雷電活動強弱、已有線路的運行經驗等，再由技術與經濟比較的結果，作出因地制宜的保護措施。

2.2 絕緣子污閃故障及防范

污閃指絕緣子因染污，在一定條件下產生的，在正常運行條件下沿絕緣子表面閃絡放電的現象。污閃故障是因污閃而導致的接地、線路開關跳閘、導線燒傷、供電中斷等的現象。絕緣子的污閃由兩個因素決定：（1）大氣污染造成的絕緣子表面積污；（2）能使積聚污穢物質充分受潮的氣象條件。在干燥氣象條件下，表面臟污的絕緣子仍有很高的絕緣強度。但在大霧、凝露、毛毛雨等氣象條件下，污層中的電解質成分會充分溶于水中，在絕緣子表面形成導電通路，使絕緣強度大大降低，在正常運行電壓下就能導致絕緣子沿面閃絡，即污閃。

絕緣子串閃絡，導地線燒傷、導地線及桿塔上金屬構件部分發(fā)生銹蝕。以及由此而引起的線路跳閘、供電中斷等。污閃事故具有如下特點：（1）一般發(fā)生在工頻運行電壓長時間作用下。（2）區(qū)域性強，同時多點跳閘的幾率高，且重合成功率小。一旦發(fā)生可造成大面積、長時間的停電事故，且不易被自動重合閘消除，受影響的面積大、范圍廣、后果嚴重――區(qū)域性故障。是電力系統(tǒng)重大災害（惡性事故）之一。（3）與氣象條件關系密切，季節(jié)性強。一般發(fā)生氣溫低、濕度大的氣象條件下：毛毛雨、大霧、小雪及雨雪交加的天氣。時間大多在傍晚、后半夜或清晨（占70%以上）。90%以上的污閃故障發(fā)生在秋季后期和冬季。

對于污閃事故，可以采取如下措施加以防范：（1）定期清掃絕緣子，一般每年一次。（2）采用防污絕緣子，如雙傘型、鐘罩型、流線型、大爬距或大盤徑絕緣子等。這些絕緣子不僅爬距比普通絕緣子大40%～50%，且大多具有表面光滑、不易積污、有一定的自潔性能等。（3）增加絕緣子的片數（調爬），是防污的主要措施。但是現在調爬要注意兩個問題：1）不要盲目地將所有線路都換成防污絕緣子；2）加強線路的絕緣強度要注意與變電站的絕緣配合，否則反而會導致增多變電站的污閃事故。

2.3 微風振動及防范

風速為1-6m/s的均勻風力橫向作用在架空導線上時，在導線的反面會出現上下交變的渦旋氣流，使架空導線受到上下交變的激擾，如果這個激擾的頻率等于架空導線的固有頻率，導線會在垂直平面上發(fā)生諧振，從而出現上下波浪式的往復運動，也就是架空輸電線的微風振動，如圖3所示。

圖3 架空導線的微風振動原理

微風振動發(fā)生的時間范圍很大，全年一半的時間內都會發(fā)生微風振動。雖然微風振動的能量和振幅不大，但懸垂線夾處的輸電導線長時間受到往復激擾振動的作用，會導致輸電導線的抗疲勞強度大幅下降，容易導致斷線、金具磨損、部件損壞等。但是，微風振動引發(fā)的斷線事故要經歷較長的時間積累過程。一旦發(fā)現的危害已經在輸電導線產生疲勞斷股或防振裝置毀壞之后，但此時對于線路的危害已經很嚴重了。正因為輸電線路的微風振動的破壞力具有很強的隱蔽性，輸電線的斷股會從導線或地線的內部開始。因為從輸電線外表無法觀察到，對于日常的巡線造成很大的難度。

架空輸電線的防振可以從兩方面進行：（1）選擇線路上各部件合適的設計參數，削弱或消除導線的微風振動現象；（2）安裝消振裝置，以降低輸電導線的微風振動效應。這兩類防振措施的內容是相互補充和相互完善的，可以通過經濟性能和技術性能的比較加以選擇。

防振錘、護線條、阻尼線及三種混合類型是輸電線路上廣泛采用的防微風振動措施。而實際工程中，防微風振動措施的選擇主要根據輸電線路的運行經驗和實際情況來確定。一般情況下，護線條往往作為輔助防護措施，可以單獨使用在微風振動不劇烈的地方。而防振錘和阻尼線的選用涉及的問題比較多，其中防振錘的使用最多、最普遍，正確設計、安裝的防振錘可以降低導線彎曲應變的90%左右。

3 結束語

電網的安全穩(wěn)定對于電力系統(tǒng)的運行質量具有決定的意義。而降低因為雷擊、污穢、風振等引起的輸電線路故障可以大大提高電網的穩(wěn)定性。本文通過分析輸電線路故障評判標準和故障原因，在研究雷擊、絕緣子污穢、微風振動等典型線路故障影響因素的成因、特點的基礎上，針對各類故障提出了相應的防范措施，對于輸電線路的安全穩(wěn)定運行具有積極的指導意義。

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