胡筱筱 李柯純

摘 要：近年來(lái)，我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)逐漸獲得了高速的發(fā)展，相應(yīng)的逐漸提高了電網(wǎng)的可靠性要求，輸電線路的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估、健康狀態(tài)和控制在一定程度上將會(huì)直接影響到電網(wǎng)的運(yùn)行的安全性、可靠性。但是，線路漂浮物會(huì)對(duì)電網(wǎng)的安全運(yùn)行造成顯著威脅。根據(jù)研究顯示，在總跳閘事故中35～500 kV輸電線路發(fā)生漂浮物跳閘事故占7.2%，其中引發(fā)的停車事故率高達(dá)56.8%，并且在經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)因大風(fēng)吹起漂浮物所造成的線路故障率較高，為解除安全隱患，輸電部門需要致力于清除輸電走廊的漂浮物。

關(guān)鍵詞：風(fēng)速風(fēng)向聯(lián)合概率；輸電線路漂浮物；故障風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估

輸電線路作為組成電網(wǎng)的重要部分，承擔(dān)著電能輸送的重要責(zé)任，且通常會(huì)跨越多個(gè)區(qū)域，面臨惡劣的環(huán)境，大多數(shù)設(shè)備都會(huì)受到機(jī)械等的影響，外部環(huán)境干擾大，如污染、冰雪和雷電等。關(guān)于風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估和預(yù)測(cè)電網(wǎng)故障，需要針對(duì)實(shí)際工程的設(shè)計(jì)需求，根據(jù)電網(wǎng)運(yùn)行將與之相對(duì)應(yīng)的定級(jí)體系與風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估提出來(lái)，以此可以提供一定的決策性輔助信息以供實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)的調(diào)度管理。為有效的將輸電走廊中存在的各種安全隱患提前消除，輸電部門需要對(duì)線路的風(fēng)險(xiǎn)狀況進(jìn)行事先了解。

時(shí)空分析

漂浮物所造成的線路故障，主要是指各種異物借助強(qiáng)風(fēng)，與輸電線路觸碰或飄掛在上面，以此誘發(fā)線路空間電場(chǎng)出現(xiàn)畸變而降低線路絕緣裕度，如薄膜、風(fēng)箏、尼龍繩和包裝袋等，甚至還會(huì)引發(fā)直接短接空氣間隙，造成導(dǎo)線對(duì)地、對(duì)導(dǎo)線和對(duì)塔材放電，從而導(dǎo)致輸電線路出現(xiàn)跳閘的情況?；谄∥镆话銘覓煸谳旊妼?dǎo)線上，一時(shí)之間很難脫離，且發(fā)生第一次閃絡(luò)后，空氣間隙中的游離導(dǎo)電離子會(huì)有所增加，但是，空氣間隙在重合閘過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)二次閃絡(luò)事故。為此，線路飄掛物造成電網(wǎng)連續(xù)跳閘的可能性較大，更有甚者會(huì)導(dǎo)致導(dǎo)線出現(xiàn)熔斷的情況。

根據(jù)輸電走廊環(huán)境、線路本身特性和氣候特征，可以發(fā)現(xiàn)因漂浮物所造成的電網(wǎng)故障要素主要有異物源、致災(zāi)風(fēng)速、線路和風(fēng)向夾角，其中與人類生產(chǎn)活動(dòng)、環(huán)境狀況息息相關(guān)的為異物源的產(chǎn)生。同時(shí)在人口相對(duì)稠密的地方，基于存在存在較多的生產(chǎn)生活廢棄物，出現(xiàn)跳閘的幾率較高，如農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)區(qū)域、公園草坪、城市廢棄物品處理區(qū)等。

線路漂浮物跳閘率的計(jì)算方法

2. 極值風(fēng)速風(fēng)向的聯(lián)合概率密度

在工程領(lǐng)域中為能夠?qū)︼L(fēng)的強(qiáng)度和方向進(jìn)行精確合理的評(píng)估、預(yù)測(cè)，經(jīng)常會(huì)用到極值風(fēng)速風(fēng)向的聯(lián)合概率密度函數(shù)，在氣象站實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)的幫助下，可以根據(jù)雙特征參數(shù)將該密度分布函數(shù)建立起來(lái)，如下：

2. 漂浮異物掛線故障敏感參數(shù)

該參數(shù)具體是指輸電線路在強(qiáng)風(fēng)徑向下的等效迎風(fēng)面積，與線路檔距、風(fēng)強(qiáng)度影響系數(shù)、最小極值風(fēng)速等其他7個(gè)因素有很大的關(guān)系。

2.3 輸電線路漂浮物跳閘率

不同的輸電走廊環(huán)境在不同地區(qū)所擁有的線路漂浮密度也會(huì)有很大的差異，經(jīng)時(shí)空分析得知人口密度和地理環(huán)境直接決定了該密度，不同地區(qū)的線路漂浮密度計(jì)算公式為：

3 風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估

關(guān)于對(duì)風(fēng)險(xiǎn)的評(píng)估主要包括三個(gè)環(huán)節(jié)。第一，采集線路信息：輸電線路的本體基礎(chǔ)信息、走廊環(huán)境信息、附近站點(diǎn)氣象歷史信息等；第二，計(jì)利用JPDF函數(shù)和相關(guān)公式完成對(duì)線路漂浮物跳閘率的計(jì)算；第三，評(píng)定風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)：采用線路漂浮物跳閘率表征。

4 實(shí)例分析

4. 計(jì)算跳閘率

選取南方某市100kV的一條輸電線路為例。從輸電部門獲取線路的坐標(biāo)與桿塔參數(shù)，TG全線長(zhǎng)度為8.9千米，共有桿塔38級(jí)，沿途會(huì)經(jīng)過(guò)多個(gè)區(qū)域，如農(nóng)業(yè)區(qū)、工業(yè)區(qū)和居民區(qū)，線路主要分為南北和東西走向。

數(shù)據(jù)來(lái)源于本地區(qū)的氣象自動(dòng)站，共332個(gè)，精確到500m×500m的方格，整個(gè)研究地區(qū)都覆蓋。采用2013年到2015年之內(nèi)的“小時(shí)內(nèi)極大風(fēng)速及其風(fēng)向”數(shù)據(jù)，來(lái)將12個(gè)月以內(nèi)的極值風(fēng)速風(fēng)向聯(lián)合概念密度構(gòu)建起來(lái)。

采用人口密度與地理環(huán)境可以將本地區(qū)致災(zāi)漂浮物的分布情況準(zhǔn)確的得到，然后根據(jù)TG線的本體特征可以將每月各段跳閘率計(jì)算出來(lái)，在時(shí)域、桿塔段均不同的情況下故障發(fā)生的可能性均有明顯不同。

4. 分析評(píng)估結(jié)果

為對(duì)該方法的有效性進(jìn)行準(zhǔn)確的驗(yàn)證，采用2015年前的數(shù)據(jù)樣本來(lái)展開漂浮物的故障風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，然后比較2016年的跳閘情況，如下表。

5 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)時(shí)空分析，3、4、6、10月份是線路漂浮物跳閘率最高的時(shí)間，多在草地、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)區(qū)、城市廢棄物處理區(qū)發(fā)生；根據(jù)聯(lián)合密度函數(shù)和線路特征參數(shù)、地理環(huán)境等跳閘率計(jì)算方法，可以準(zhǔn)確的計(jì)算每段桿塔在每個(gè)月的跳閘率，從而有助于更好的評(píng)估時(shí)空風(fēng)險(xiǎn)，保證能夠科學(xué)的運(yùn)營(yíng)管理輸電線路。

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