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输电线路常见故障、原因及预防方法


概述

输电线路事故是指由于各种原因引起线路供电的突然中断,事故出现后,只有首先找到事故点并确定事故类型,才能找出事故原因并采取抢修措施,恢复供电线路的正常运行,并防止以后发生类似的事故。

输电线路故障常见的有输电线路雷害故障、覆冰故障、风偏故障、鸟害故障、污闪故障及外力故障等。


雷害故障

雷电是伴有闪电和雷鸣的一种雄伟壮观而又有点令人生畏的放电现象。产生雷电的条件是雷雨云中有积累并形成极性。

雷害,指雷击造成农作物损害减产或建筑物等设施损害的情况。雷电对架空输电线路的危害,主要有雷电直接击中导线、地线、杆塔顶部,这种雷称为直击雷;当雷电击中线路附近地面或建筑物时,导线上感应积聚的电荷失去束缚而流动会产生很高的感应电压,从而击穿空气间隙跳闸,这种雷称为感应雷。


原因

雷击输电线路导致雷击线路的跳闹故障,还可能造成设备损毁、线路停运,甚至出现大面积停电事件等输电线路故障。


常用预防措施

1、建设地线,降低保护角;2、降低杆塔的接地电阻;3、架设耦合地线;4、耦合地埋线;5、安装线路避雷器;6、采用差绝缘方式;7、安装招弧角;8、安装并联间隙;9、采用避雷针;10、采用多针系统;11、加强线路绝缘;12、加装杆塔拉线;13、自动重合闸;14、采取预放电棒和负角保护针。


覆冰故障

这里的覆冰指的是线路覆冰。严冬或初春季节,当气温下降至-5-0℃,风速为3-15m/s如遇大雾或毛毛雨,首先在导地线上形成雨凇,这就是线路覆冰;如气温升高,例如天气转晴,雨凇则开始融化;如天气继续转晴,则覆冰过程终止;如天气骤然变冷,气温下降,出现雨雪天气,冻雨和雪则在粘结强度很高的雨凇冰面上迅速增长,形成密度大于0.6 g/cm³的较厚的冰层;这种过程将导致地线表面形成雨凇—混合凇—雾凇的复合冰层。如在这种过程中,天气变化,出现多次晴-冷天气,则融化加强了冰的密度,如此往复发展将形成雾凇和雨凇交替重叠的混合冻结物,即混合凇。


除开雨凇、混合凇外、地线上还可能存在雾凇或霜凇等覆冰情况。导线覆冰首先在迎风面上生长,如风向不发生急剧变化,迎风面面上覆冰厚度就会继续增加。当迎风面覆冰达到一定厚度,其重量足以使导线扭转时,导线发生扭转现象;导线再扭转时,覆冰就会继续成长变大,终于在导线上形成圆形或椭圆形的覆冰。通常较细导线的覆冰呈圆形,而较粗导线的覆冰则多呈椭圆形。


随着全球气候的变化,极端天气频发,架空输电线路覆冰造成的危害越来越严重,常会引起过荷载、冰闪、舞动、脱冰跳跃及冰闪等现象,导致线路跳闸、断线、倒塔和通信中断等事故,覆冰已成为威胁电网安全运行的重要因素。


预防措施

线路覆冰的预防措施主要采用避、抗、改、 防、融 。下面阐述常见的冰害预防措施:

1、选择合理的线路走向,尽量避开覆冰严重地段,无法避开时避开不利地形(如风口、迎风坡、湖泊、水库、大档距及大高差等)

2、缩小耐张段长度

3、缩小档距

4、提高杆塔强度,加强地线支架的补强

5、改善杆塔结构,增大导线间、导线与地线间距离,增大导线与地线的水平位移

6、采用高强度的钢芯铝合金导线或其他加强型抗冰导线

7、采用预绞丝护线条保护导地线

8、采用双悬垂线夹

9、加装大盘径绝缘子

10、绝缘子串插花

11、“V型”或“倒V型”配置悬垂绝缘子

12、采用复合绝缘子

13、绝缘子涂憎水性能的涂料

14、双垂绝缘子串间增大挂点间距

15、在悬垂绝缘子串挂点处加装防水挡板

16、加装防护装置

17、安装相间间隔棒

18、改造旧线路

13、导地线除冰(机械除冰、自然除冰和热力融冰等


风偏故障

架空输电线路导、地线受风力的作用偏离其垂直位置的现象既为线路风偏。风偏跳闸是风偏故障最主要形式,主要是指导线在风的作用下发生偏摆后由于电气间隙距离不足导致放电跳闸。

线路风偏包括跳线风偏、绝缘子风偏和导地线风偏和。跳线风偏是指转角塔跳线受到大风影响,使跳线与转角塔的距离缩短,形成跳线放电;绝缘子风偏角是指在风力作用下,绝缘子串相对于杆塔发生的倾斜角度;导地线风偏是指强风条件下,导线之间或导线与地线之间的电气距离缩短使不同相导线间或导线与地线之间放电,还有导线对周围的物体的电气距离缩短放电。其中,绝缘子串风偏是造成风偏跳闸事故的最主要因素。风偏跳闸事故发生的直接原因是悬垂绝缘子串的风偏角过大,风偏角过大时容易造成绝缘子串下端带电体与铁塔之间的空气间隙减小,当此间隙的电气强度不能承受系统运行电压时就会发生放电故障。


原因

风偏跳闸的本质原因是在外界各种不利的条件下,导线-杆塔空气间隙电气强度不足以承受系统运行电压所致。风偏跳闸的主要原因为:

1)设计对恶劣气象条件的估计不足。发生风偏放电的线路在设计时考虑的最大风速大多为30m/s,对局部微气象、强风等特殊区域的针对性不足。输电线路风偏跳闸主要为对塔身和周边障碍物放电,其中对塔身放电所占比例偏高,故今后应加强特殊地形及微气象区的塔型设计与选择。

2)局地强风是导致线路放电的直接原因。根据气象部门的报告和现场查询,发生风偏放电的区域一般均出现少有的强风,例如台风、龙卷风、飑线风、峡谷风等。在强风作用下,导线沿风向会出现一定位移和偏转。此外,在间隙减小,空间场强增大时,导线金具和杆塔构件的尖端上会出现局部高场强,更易造成局部放电。从现场观测到的放电痕迹来看,出现在脚钉、防振锤和角铁边缘尖端的放电点正说明了这一点。

3)暴雨导致空气间隙的击穿电压降低。由于强风常伴有暴雨,在强风的作用下,暴雨会沿风向形成定向性的间断型水线。如果水线的定向与闪络路径成同一方向,将使间隙的击穿电压降低。发生放电时导线风偏角会很大,空气间隙明显减小,且击穿电压较无雨、无冰雹时有一定程度的降低。


预防措施

1、改善设计参数,提升安全裕度;2、减小档距;3、减少线路弧垂;4、增大塔头电气距离(塔头间隙);5、悬垂串、跳线串加挂重锤;6、单串改双串或V串;7、 悬垂串装导线防风拉线;8、 采用装防风偏绝缘子;9、 悬垂塔加装斜拉式防风偏绝缘拉索或外延横担侧拉导线;10、耐张采用“三线分拉式”绝缘子串;11、耐张塔引流线加装防风小“T ”接;12、采用复合横担;13、加装相间间隔棒;14、增大导线与周围物体的安全距离。


鸟害故障

鸟害一般指农产品由于鸟群啄食造成的损害。对于架空输电线路,当鸟类在线路上排便、筑巢、飞行、鸟啄等活动时,引起输电设备损坏或造成线路跳闸、故障停运,称之为鸟害。

架空输电线路涉鸟故障主要有鸟类泄粪、筑巢、飞行、鸟啄等活动造成的架空输电线路故障。

根据电力部门的运行经验和国内外学者的统计分析,输电线路涉鸟故障可细分为鸟巢类、鸟粪类(包括泄粪类、鸟粪污染类)、鸟体短接类、鸟啄类、撞击类、次生类故障。


原因

对于架空线路的鸟害主要因为鸟类建巢,过长的稻草等造成线路对杆塔放电,造成线路跳闸,或者因为鸟类粪便,造成绝缘子或其它设备障碍,导致线路出现问题的情况,都成为鸟害。


预防措施

1、新建、改建线路宜远离(5km以上)大型鸟类聚集区,避免穿过大型鸟类集中取食地与栖息地之间的区域。

2、鸟害预防,加装防鸟封堵盒(以下简称防鸟盒)、防鸟挡板、防鸟刺、防鸟挡板、防鸟粪绝缘子、防鸟屏蔽罩、防鸟绝缘包覆、防鸟针板等。

3、驱鸟技术,加装惊鸟装置、智能声光驱鸟器等装置等。

4、使用人造鸟巢、栖鸟架的方式对鸟进行引导,防止鸟类活动危害线路安全运行。


污闪故障

污闪是指电气设备绝缘表面附着的污秽物在潮湿条件下,其可溶物质逐渐溶于水,在绝缘表面形成一层导电膜,使绝缘子的绝缘水平大大降低,在电场力作用下出现的强烈放电现象。

污闪故障是在定的湿度条件下(如有雾、结露或毛毛雨),污秽物质溶解于水分中,形成电解质的覆盖膜,或有导电性质的化学气体包围着绝缘子时,会大大降低绝缘子的绝缘性能,致使绝缘子表面泄漏电流大大增加,绝缘子发生闪络,这种故障称为污闪故障。


原因

因架空输电线路长期处于户外环境中,在其表面就会附着各种微粒,在潮湿环境的影响下,污秽层中的金属物质就会提高污秽层的导电性,在受到电压的作用下,就会发生闪污。在污秽层中的金属颗粒含量越高,环境越是潮湿的条件下,越容易发生闪污故障,所以在低温的冬季以及阴雨的夏季是闪污故障的多发期对配电网的安全运行造成极大的危害。


预防措施

1、设计时选择合理的绝缘子串的统一爬电比距

2、定期清扫绝缘子(停电或带电)

3、水冲洗绝缘子

4、加装伞裙

5、定期检测和及时更换不良绝缘子

6、增加悬式绝缘子片数,或更换选用防污型绝缘子或合成硅橡胶绝缘子

7、绝缘子表面涂防污涂料RTV或PRTV涂料等

8、降压运行


外力破坏故障

在多个物体组成的系统中,由系统之外的物体对这个系统的作用力称为外力。输电线路外力破坏是人们有意或无意造成的线路部件的非正常状态,主要有毁坏线路设备、蓄意制造事故、盗窃线路器材、工作疏忽大意或不清楚电力知识引起的故障。

输电线路外力破坏根据设备属性分为架空线路和电缆线路两个部分,架空线路外力破坏分为盗窃及蓄意破坏、施工(机械)破坏、异物短路、树竹砍伐、钓鱼碰线、火灾、化学腐蚀、非法取(堆)土、爆破作业破坏、采空区(煤矿塌陷区)共10种类型,电缆线路外力破坏分为盗窃及蓄意破坏、施工(机械)破坏、火灾、塌方破坏、船舶锚损共5种类型。


原因

违章施工、盗窃等人为原因、树木和房子等对线路的妨碍以及在输电线路下焚烧农作物等造成线路破坏。


预防措施

1、加强宣传保护,防止对架空及电缆线路盗窃及蓄意破坏措施

2、加强架空及电缆线路的大型机械的力度,悬挂、黏贴施工点警示牌、加装防撞、加装视频在线监控装置等防止施工(机械)破坏措施

3、加强线路防异物短路巡视工作的防止异物短路措施

4、及时清理、 修剪线路防护区内影响线路安全的树障,防止树竹放电措施

5、加强对线路周边河流、鱼塘巡视,重点区段通道巡,在架空输电线路保护区附近的鱼塘岸边设立安全警示标识牌,防止钓鱼碰线措施

6、加强架空及电缆线路通道巡视,及时清理通道上的易燃易爆物体,采取防火隔断,安装预测及监控及预警等防火措施

7、建立防止化学腐蚀重点杆塔档案,加强护线宣传,同时在重点防范杆塔本体或周边区域设置警示标识,禁止任何单位和个人向杆塔周边倾倒化学试剂及各种废弃物。

8、在非法取(堆)土多发区段杆塔上加装视频、图像在线监测装置,及时发现线路防护区出现的非法取(堆)土现象,防止非法取(堆)土措施

9、严禁在架空线路500米范围内进行爆破作业,开展爆破作业点特殊巡视,防止爆破作业破坏措施

10、架空线路尽量避开踩空塌陷区,无法避开时采用根开小的自立式铁塔,避免使用孤立档的防治措施

11、防止电缆线路通道开挖塌方破坏电缆

12、防止水底电缆船舶锚损措施

13、建立完善的保护模式及管理机制,提高设备预防破坏的能