架空输电线路典型故障分析

架空输电线路典型故障分析

0输电线路故障分析随着社会经济的发展，能源供应的稳定性引起了人们的关注。由于输电线路故障导致的停电事故会造成严重经济损失和不良的社会影响,因此架空输电线路在电网中的地位和作用越来越重要。分析和研究输电线路故障发生的原因和采取相应的措施降低故障率的发生,成为电网企业提高经济效益和社会效益的根本任务。本文结合内蒙古东部电力公司(以下简称蒙东公司)所属架空输电线路2006—2012年的运行情况及线路故障统计分析,针对线路故障原因提出相应的防范措施,以确保输电线路运行的稳定性与经济性。1kv交流线路截至2012年年底,蒙东公司共运维架空输电线路355回,回长12912.457km,杆塔40513基,其中500kV交流线路23回,回长1902.324km,杆塔3866基;500kV直流线路1回,回长715.04km,杆塔1645基;220kV交流线路126回,回长6126.244km,杆塔14969基;110kV交流线路46回,回长1473.372km,杆塔7039基;66kV交流线路159回,回长2695.477km,杆塔12994基。2蒙东公司2006年至2012年的运营分析2.1流架空线路跳闸率分析2006—2012年,蒙东公司运维的架空输电线路共发生跳闸130次,其中43次导致故障停运,表1为按照电压等级统计的总跳闸次数及故障停运次数。2006—2012年蒙东电网架空输电线路跳闸次数及原因分类见表2。截至2012年12月,蒙东公司于2010年9月投运的±500kV直流架空线路共计1回,运行至今共发生跳闸1次。跳闸后,重合闸成功,未造成故障停运。结合表1及表2数据分析可知,输电线路的跳闸与故障停运事故主要集中在110kV和220kV电压等级,这两个电压等级的跳闸率及故障率远大于其他电压等级。图1为蒙东电网2006—2012年架空输电线路跳闸率、故障率走势图,图中曲线表明:对于500kV线路,其跳闸率和故障率都维持在相对较低的水平,一般均不超过0.1×10-2次/(km·a)[0.1次/(百公里·年)];220kV线路在2006年和2007年时的跳闸率较高,而2009年至今跳闸率基本稳定在(0.2~0.3)×10-2次/(km·a),故障率稳定在0.1×10-2次/(km·a)以下;110kV线路与66kV线路在2009年至今,跳闸率与故障率均有较大幅度的下降。总体来说,随着对蒙东电网输电线路管理的加强以及维护措施的完善,输电线路的跳闸率与故障率都有整体下降的趋势。2.2线路跳闸故障次数统计根据表2统计分析可以看出,导致蒙东电网线路跳闸的主要原因依次是:雷击,占总跳闸次数的46.15%;外力破坏,占总跳闸次数的23.84%;鸟害,占总跳闸次数的16.92%;风害,占总跳闸次数的8.46%。由于以上原因造成线路跳闸的次数占总跳闸次数的95.37%。跳闸导致线路停运的故障中,主要原因依次为外力破坏、雷击、风害,合计占总故障停运次数的84.77%。表3中统计了最具代表性的2010—2012年的线路跳闸情况统计数据,雷击与外力破坏引起的跳闸次数分别占当年总跳闸次数的87.5%、73.1%、81.2%。可见,雷击与外力破坏是造成线路跳闸及停运故障的主要原因。3分析输入杆触发的原因3.1线路跳闸故障较多,线路绕击慢雷电过电压分感应雷过电压和直击雷过电压两种,对于本文分析的66kV及以上电压等级输电线路,导致线路跳闸的主要因素是直击雷过电压。雷击线路故障一般分为反击和绕击两种,当雷击在杆塔顶部或避雷线上,由此造成雷击的线路跳闸故障,称为反击;当雷绕过避雷线,直接击在导线上,由此造成的雷击线路跳闸故障,称为绕击。输电线路遭受雷击的主要原因是:部分线路所处区域雷电活动强度大,落雷密度高;部分线路的地形、地质特点决定杆塔接地装置埋深不足,接地电阻不合格,影响防雷效果;设计的线路保护角偏大;由于线路运行年限增加,线路绝缘水平下降;运行维护不力。从近3a的输电线路运行数据分析,蒙东电网各电压等级输电线路雷击跳闸率在(0.03~0.1)×10-2次/(km·a),雷击造成的跳闸率没有降低的趋势,需要制定相应的技术措施进一步加强线路防雷工作,并不断提高输电线路运维管理水平。3.2线路的不可抗力破坏跳闸率外力破坏集中在66~220kV线路上,主要以违章施工、异物短路等过失损坏和盗窃电力设施故意人为破坏为主。2006—2012年期间,线路的外力破坏跳闸率为(0.04~0.07)×10-2次/(km·a),是输电线路跳闸的主要原因之一。由于110(66)kV、220kV线路对地距离较低,靠近人口密集区和城乡结合部,异物短路、吊车碰线、违章施工等原因容易导致外力破坏线路跳闸事故的发生。3.2.1大型施工机械车辆作业较少近年来,城市改建、扩建以及高速公路建设呈高速发展之势,施工单位的挖掘机、打夯机、翻斗车、水泥罐车等大型施工机械车辆经常邻近输电线路作业,虽然《电力设施保护条例》要求在电力设施保护区内作业需经电力行政主管部门的批准,但在实际执行时很难操作;且由于施工方司机或操作人员缺乏必要的电气安全常识,经常因违章操作导致线路故障的发生。3.2.2异物飘散,线路跳闸困难蒙东电网所处地区的自然环境相对较差,且有些输电线路所经地区锡箔纸、大棚塑料布、风筝线等异物随处飘散,这些物体质量轻、线条长,遇大风时极易挂在导线上,造成线路跳闸。这类故障偶然性强,一般多发生在110kV、220kV线路上。3.2.3盗窃和破坏盗窃破坏电力设施问题长期困扰电网企业。少数不法犯罪分子以赢利为目的,盗窃铁塔塔材,盗割拉线、导线,导致倒杆塔、断线事故时有发生。3.3鸟类引发的线路跳闸次数逐年增加,在春夏之交和夏季柏拉图明显损害鸟类和鸟类近年来,许多地区自然环境逐步改善,鸟类的数量急剧增加,鸟类引发的线路跳闸次数逐年增加,多发生在春夏之交和夏季鸟类孵化季节,大多数鸟窝和鸟粪可造成线路跳闸事故,极少数大型鸟也能造成输电线路单相接地事故。3.4张合成放电痕迹蒙东电网所处地区由于自然条件相对恶劣,沙尘暴、龙卷风等偶有发生,大风造成跳线摆动对耐张绝缘子或塔身放电,线路在强风作用下,导线沿风向会出现一定的位移和偏转。在塔的脚钉、防震锤和角铁边缘尖端会出现可观测的放电痕迹。另外,实际风速超过设计风速,会导致绝缘子串和导线受风害后对地电位的距离不够引起跳闸事故。4采取的措施4.1综合防治雷害的措施由于影响线路雷击跳闸的主要因素是地形地貌、线路绝缘水平、杆塔高度、杆塔接地电阻、线路保护角、地闪密度、雷电流幅值、地面倾角等,因此综合防治雷害可以采取以下措施。(1)全线路改造杆塔或者局部线路安装塔头避雷针等减小保护角;(2)降低杆塔接地电阻,可采用新型石墨、铜包钢等材料的接地体,增加常规接地体尺寸,使用降阻剂等方式;(3)采用安装线路氧化锌避雷器、架设耦合地线、加强线路绝缘水平、加装保护间隙等措施。4.2加强宣传,加强运行管理在管理方面,应加强对输电线路沿线居住群众进行《电力法》、《电力设施保护条列》等法规的宣传教育,在线路所在的广大农村地区开展发放电力设施保护宣传材料等各种形式的宣传、教育活动,设立群众护线组织,并加强同线路区域当地政府的联系,充分依靠政府的力量来防止盗窃电力设施等行为。在生产运行管理方面,要加强线路巡视,对交通道路旁边的杆塔提前加装防护设施,在重要地区多加装安全警示标识牌。在技术方面,在线路新建过程中,扩大防盗螺栓的使用范围,多采用各类具有防盗功能的新材料等。4.3线路鸟害分析根据鸟类在输电线路所处地区活动的规律,准确划分架空输电线路鸟害区域,根据鸟害区域绝缘子表面脏污情况及时安排清扫,对杆塔上的鸟巢尽快拆除并安装防鸟设施。4.4过区域的气象资料收集和跳线的保证在线路运行方面,要加强微气候区的观测和记录,积累运行资料,加强输电线路经过区域的气象资料收集、特别是飑线风的数据收集工作。要保证导线与铁塔塔身有足够的空气间隙,耐张杆塔的跳线要采用硬跳线或增加跳线串绝缘子并加挂重锤。在线路设计时,要充分考虑