输电线路故障查找分析

输电线路故障查找分析（精选8篇）

输电线路故障查找分析 篇1

0 引言

近几年来, 随着社会经济快速发展, 用电需求迅猛增长, 输电线路密度也愈来愈大。此外, 全球气候变暖导致各种强雷电、暴风雨等极端天气进一步增多, 造成线路跳闸有愈发频繁的趋势。因此, 若在很短时间内出现多条线路跳闸事故, 则在人员相对紧缺的情况下, 及时、准确查明故障点就显得非常关键。本文将就怎样更加科学高效地进行输电线路故障查找浅谈几点体会。

1 切实掌握准确可靠的定点数据

(1) 输电线路选用的继电保护装置应当符合可靠性、快速性、选择性及灵敏性等各项各种要求。一般情况下, 线路运行单位无需对录波数据的准确性进行过多考虑, 但是其需要注意的事项有:1) 线路实施改造后是不是重新进行了核相, 有没有对线路参数重新进行测量、计算、定值并实施整定。2) 线路跳闸后有没有对事故进行分析, 并根据故障点实际距离和录波测距存在的误差重新校核、调整装置的定值。 (2) 线路运行单位必须进一步完善线路台账, 及时更新线路改造后的数据, 包括线路档距。保护装置及自动装置测量出来的是变电站与故障点之间的距离, 并未提供故障点塔杆号, 这就需要按线路档距测算出故障点杆塔的大致范围, 从而快速、准确地判断出线路故障点的具体位置。 (3) 输电线路故障种类较多, 但一般以单相故障为主。近些年, 因为强雷电、暴风雨等极端天气较多, 雷电直击铁塔的现象不断增加, 线路出现三相、两相故障的几率也就大大提高了。线路故障后, 调度通常可以提供线路故障相位, 而有效利用故障相位对于查找故障点非常关键。有关工作人员必须对线路的故障相进行巡查, 按照相位及其对应的横担位置进一步缩小故障查找的范围。假如天气状况良好, 故障相通常是对应铁塔的下横担, 此时往往以外力破坏故障较为多见。即使在雷暴天气的情况下, 也应考虑故障相所对应的横担位置。不少线路故障是由缺陷发展过来的, 故做好缺陷的定性及记录工作也非常重要。 (4) 南方雷雨天气较多, 因此雷击跳闸是出现频率最高的线路跳闸故障。在查找故障的过程中应充分利用雷电定位系统, 从而有效提高故障点查找的准确性。实践经验表明, 将雷电定位系统与故障录波结合起来应用, 能够使故障点查找有更加准确的数据支撑。由于受仪器自身误差等因素影响, 所以在测量杆塔经纬度时应选择2部经纬仪同时进行, 然后取其平均值, 同时应要求经纬仪在杆塔位的中心停止2~3 min。

2 综合分析故障数据, 定位故障点, 定性故障类别

(1) 线路故障后, 班组不应盲目查找故障原因, 而必须在组织相关事故巡查人员做好准备工作的同时, 通过收集事故相关数据信息对故障进行全面分析。针对500 k V等关键保电线路, 因为排除故障的具体要求有所不同, 故应先派有关人员对测距点附近的线路段实施检查。当前, 通讯技术非常发达, 可以利用短信或电话等通讯方式将故障分析结果告诉相关检查人员, 以便其及时改进检查方法, 从而大幅减短故障查找时间。

(2) 依据线路台账定位故障。应在调度日志中仔细查阅线路跳闸时故障录波器或微机保护的故障测量距离、电压量、相位、电流量及保护动作状况, 并按故障测量距离的数据在线路台账上对故障进行定点, 即根据装置测量距离的误差为5%~10% (通常按故障点杆塔的前3个基杆塔和后3个基杆塔计) 在台账上准确判断故障的区间范围。有的测量距离数据显示为在线路范围之外, 或同一个变电站出线伴随多回线路跳闸, 这就需要向变电站核实是否存在变电站继保误动现象, 或是由于变电设备出现故障所造成, 从而减少检查线路所投入的人力。

(3) 充分利用雷电定位系统。观察线路跳闸时其周边是不是有打雷现象, 并在跳闸的同一时间段运用雷电定位系统与测量距离相结合, 对故障进行分析和定位, 查明跳闸故障的范围, 通常选择发生时间与故障跳闸时间最为靠近的落雷周围的线路范围。南方的雷雨季节多在4—10月间, 通常这个时期线路跳闸后都应当利用雷电定位查询系统, 对相关数据进行全面考虑。如果雷暴较为强烈, 雷电流非常大, 则在查询过程中多个线路段也许有几十上百个雷电, 此时雷电定位系统所提供的相关数据参考价值就不大, 将难以进一步缩小故障查找区域, 必须更多依赖测距数据。

(4) 分析故障数据后需对可能的故障种类加以定性, 这就要求对事故相关数据的分析必须充分, 同时有关工作人员必须具有非常丰富的事故查找经验, 十分熟悉现场情况。依据保护及自动装置的动作状况和故障前后所显示的电流与电压数值实施定性, 才能准确区分范围外的故障和本线路故障。短路是电力线路发生最为频繁的故障类型之一, 两相接地短路故障的基本特征是:产生比较高的零序接地电流, 从而使故障相电压大幅降低, 故障相电流大幅提高。对于中性点直接接地的电网而言, 出现最多的故障种类为单相接地短路, 其次是两相接地故障。通常施工误碰故障大部分为金属性接地, 重合闸能否成功重合主要取决于误碰体的通流能力, 如果物体的通流能力比较小的话就非常容易被烧断, 则重合闸能够成功重合, 反之将难以成功。线路管辖区域之外的故障, 测量距离通常超过线路长度或显示为0;线路管辖区域之内的故障, 测量的距离大部分在线路长度范围之内。春天, 大部分故障是鸟害造成的;过年前后, 大部分故障是施工机具和导线之间距离不够、飘浮物等外力产生的破坏及污闪故障等造成的;夏天和秋天, 大部分故障是雷击造成的, 而鸟害造成的故障也占一定比例;秋末冬初是全年故障率最低的时段, 通常只有一些零散的外力破坏。近几年来, 强雷暴等极端天气较多, 在运行中由于继电保护联动常发生多条线路同时跳闸故障, 这点也应充分考虑。

(5) 导线悬挂了异物而导致的故障大部分为高阻接地故障, 此时异物常被烧毁, 重合比较容易成功。交叉跨越或树木导致的故障常发生在线路负荷太高时或酷暑高温时期。合成绝缘子产生的闪络为高阻接地故障, 大多发生于半夜到凌晨这个时间段, 特别是凌晨概率最大, 此时网上负荷非常小且系统电压比较高, 通常容易重合成功。产生闪络的大部分是直线杆塔, 大多出现在有雾、小雨或雷雨天气, 常由鸟粪、鸟展翅起飞或雷击造成。雷雨天气容易产生雷击, 此时空旷地段及山坡上的杆塔非常容易因受雷击而放电, 而线路负荷过大就会导致导线接头接触不良, 容易造成接头发热而发生烧断故障。

3 认真巡查是发现故障点的重要方法

(1) 巡查时, 班长必须对故障数据进行定性分析, 并向所有巡查人员详细交代现场状况及巡视重点, 使他们能做到心中有数。针对重点可疑区域, 必须安排一些有较强责任心及丰富经验的人员进行巡查, 从而提升故障查找的成功率。 (2) 巡视工作必须执行到位, 不能由于无法有效执行而错过可疑点。巡线过程中不仅要注意线路自身各部件及重点故障相, 还必须注意周边的环境, 比如树木、交叉跨越、临时障碍物及线路周边的群众情况, 还应调查杆塔下是否有木棍、受伤的鸟兽及被烧坏的绝缘子等存在。一旦发现和故障相关的物件或可疑物, 必须将其收集起来, 同时对故障点周边状况加以记录, 作为分析事故的根据。若在重点地段排除了所有的可疑点后并未发现故障点, 则必须加大巡视范围或进行全线巡视, 也可实施内部交叉巡视。 (3) 如地面巡查未能查到故障点, 则应采取登杆清查的方法组织巡视。雷击跳闸通常就需登杆才能查到故障点, 这是因为该巡查方式能近距离观察杆塔周围不太明显的问题或导线上方及绝缘子上表面等地面无法巡视到的位置。对于怀疑存在雷击故障的线路, 必须仔细巡查避雷线的悬挂工具、放电间隙及所有杆塔上部的组件。 (4) 在强雷电或暴风雨等极端天气期间, 针对很短时间内出现的多条线路故障跳闸问题, 应调动整个线路运行部门的所有工作人员, 组织他们开展故障的查找工作, 查找时首先要从重点线路、关键部位着手。

4 结语

查找线路故障必须充分结合线路在当地运行的具体环境, 并且在实践过程中不断积累经验, 持续改进, 从而掌握一套科学高效的故障查找方法。当前, 新式的继保设备、雷电定位系统及Google Earth等最新研发软件的推广与应用极大地提高了故障查找的速度和准确度。查找故障必须依靠线路运行团队所有成员的共同努力, 所以要不断提高团队的配合意识。要充分运用身边的工具, 合理组织、及时开展故障巡查工作, 以进一步提升线路故障查找的质量与效率。

参考文献

[1]李景禄.现代防雷技术[M].北京:中国水利水电出版社, 2009

[2]全玉生, 杨敏中, 王晓蓉, 等.高压架空输电线路的故障测距方法[J].电网技术, 2000, 24 (4)

浅议输电线路的故障查找 篇2

【关键词】浅议；输电线路；故障；查找

0.引言

输电线路发生故障后，尽快查出故障点是降低故障损失、缩短线路停运时间的关键。如何提高输电线路故障查找成效率？如何组织事故巡视？如何尽快找到故障点？下面就如何更有效地组织输电线路的故障查找工作谈几点看法。

1.必须有详实准确的基础数据

（1）详实准确的基础数据是故障定点的保障，为提高故障定位的准确性，110kV及以上变电站大部分都装有电力系统故障动态记录装置即故障录波器，故障录波器的整定值要求其测距误差不大于5（或2km）且无判相错误，并能准确记录故障前后的电压、电流量。

（2）装置提供资料的准确与否取决于以下4个方面：

1）正确的装置接线。

2）定值的正确性，这取决于线路参数的测量、定值的计算和定值的整定。

3）线路进行改造后应再次进行核相、测量线路参数、计算定值并进行整定。

4）线路跳闸后应进行事故分析并对装置的定值进行校核和调整。

（3）110kV及以上线路大部分都装有微机保护，微机保护装置故障数据的准确率和故障量虽然没有要求也没有故障录波器提供的多，但只要按照线路参数进行准确的定值计算和整定，其测距定位数据也是非常重要的参考。

（4）保护及自动装置测出的只是变电站到故障点的距离，并没有给出故障杆号，还需要在线路台帐上做些工作，统计计算出每基杆塔距两侧变电站的距离，只有这样才能实现线路故障点的快速准确定位。

（5）输电线路的故障大部分都是单相故障，弄清线路的相位可以减少事故巡线人员1/2～2/3的工作量。

（6）有些线路故障往往是由缺陷发展演变而来的，必须做好缺陷的定性和记录。

2.必须进行全面细致的故障分析

（1）全面細致的故障分析是故障定点的关键，线路发生故障后，接到调度命令后决不能盲目地立即巡线，首先召集必要的事故巡视人员做巡线的有关准备，利用较短的时间收集索要事故数据并进行全面细致的故障分析。其次应对可能的故障进行定性。这一点很重要也很难，需要灵活运用事故数据分析理论、具有丰富的事故查找经验和了解准确的现场情况，共同进行商定。还应根据保护及自动装置的动作情况和故障前后的电压、电流值进行简单定性，以便区分区外故障还是区内故障。

（2）电力线路发生短路是最多的一种故障形式。

1）在三相系统中，短路的基本形式有：三相短路、两相短路、单相接地短路以及两相接地短路。三相和两相短路故障的特点是：没有零序电流，故障相的电压降低，电流增大较多。两相接地短路故障的特点是：出现较大的零序电流，故障相的电压降低较多，电流增大较多。

2）中性点直接接地的电网中，以单相接地短路的故障最多，约占全部短路故障的90%左右；其次是两相接地故障，接地电流受运行方式变化的影响小，比较稳定，其数值的大小决定于故障点到断路器的距离和短路电阻的大小。

3）单相接地短路故障可细分为金属性接地和非金属性接地。对同一个故障点，发生金属性接地故障的特征是：零序接地电流的数值较大，故障相的电压降低较多，电流数值较大；发生非金属性接地故障的特征是：零序接地电流的数值较小，故障相的电压降低较小，电流数值较小。

一般施工误碰故障大都属于金属性接地，重合闸成功的几率决定于误碰体的通流能力，通流能力较小的物体往往被烧断，可以重合成功。施工误碰大部分出现在良好或有风天气的白天，专职巡线人员对线路附近的施工点应有记录。因导线挂上异物的故障大都属于高阻接地， 线路故障时异物往往被烧毁，重合成功的几率较大。大风天气刮上金属性物体或线路上悬挂的塑料布、绳子、风筝等异物在小雨、浓雾天气都可能引发线路故障。交叉跨越或树木引发的故障往往出现在线路负荷过重或春夏之交以及夏天的高温天气。绝缘胶合绝缘子的闪络属于高阻接地，一般都能重合成功，大部分发生在半夜至凌晨网上负荷较小、系统电压较高的这段时间，尤其是凌晨的发生率最高。闪络的杆塔多为直线杆塔，主要集中在有雾、毛毛雨和雷雨天气，多因鸟粪、鸟展翅起飞或雷击引起，应有记录。雷雨天气易出现雷击，大雪无风天气由于导线上积雪过多易断线，雨夹雪冰冷天气轻载线路会因覆冰断线，浓雾天气绝缘子有可能污闪，暴风天气耐张杆塔距离较小的弓子线易放电，线路负荷过重且存在导线接头接触不良的问题容易引发接头发热烧断故障。

3.必须合理安排巡视组织

（1）合理的巡视组织是故障查找的重点，故障的查找归根结底还要通过人来完成，必须召集足够合适的人员，但由于事故的突发性决定了召集到的巡视人员的数量和业务素质很难满足事故巡视的要求，这就牵涉到人员的分工和组织问题。

1）应将故障数据、分析定性结果、现场情况及巡视重点向全体人员进行详细的交代，做到每个人都心中有数。

2）将业务素质过硬、经验丰富和细心的人员分在重点地段，双人巡线时更应合理搭配，避免因巡视人员的业务素质和经验的问题漏过故障点，即使在白天，对恶劣天气、偏远僻静难走等地段也应安排双人巡视。

（2）事故巡视不等同于正常巡视，必须有非常严格的纪律作保障，要求巡线人员必须到位到责、不能因为难于到位而漏过任何一个可疑点，对不到位人员应进行处罚。

（3）巡线时除了注意线路本身各部件及重点故障相外，还应注意附近环境。如交叉跨越、树木、建筑物和临时的障碍物；杆塔下有无线头木棍、烧伤的鸟兽以及损坏了的绝缘子等物。还应向附近居民或劳作人员询问是否看到过线路异常现象或听到过异常声音，故障点往往是打听出来的。发现与故障有关的物件和可疑物时均应收集起来，并将故障点周围情况作好记录，作为事故分析的依据。发现故障点应及时汇报，遇有不能正确定性的可疑点时应进行记录并汇报。

（4）如果排除了全部的可疑点后在重点地段没有发现故障点，应扩大巡视范围或全线巡视，也可以进行内部交叉巡视，如果还是没有发现故障点，可适当组织重点杆段或全线的登杆检查巡视，登杆检查巡视由于距离较近，可以发现杆塔周围不明显的异常或导线上方、绝缘子上表面等地面巡视的死角，对怀疑为雷击的情况应增加避雷线的悬挂金具、放电间隙和杆塔上部组件的检查。

4.结论

以上仅是一些常规的故障查找程序，但事故的突发性、不确定性和线路的千差万别，决定了故障查找方法的不尽相同，应根据具体情况具体分析，尽快找到故障点是唯一目的，以便尽早消除故障，恢复线路的正常运行。

【参考文献】

[1]实用电力接地技术，中国电力出版社，2001.10.

[2]架空线路输送电线路设计技术规程，水利电力出版社，1979.

浅析输电线路故障的查找 篇3

作为线路的运行部门最不愿听到或最头疼的莫过于值班电话里传来调度部门“某线路跳闸”的通知, 但输电线路固有的“点多、面广、线路长和运行条件恶劣”的工作特点, 决定了线路运行部门时常要接到这样的电话。如何组织事故巡视?如何尽快找到故障点?下面就如何更有效地组织输电线路的故障查找工作谈几点个人的看法。

2 准确的数据是故障定点的保障

为了提高故障的准确定位, 在110kV及以上变电站大部分都装有电力系统故障动态记录装置, 即故障录波器。故障录波器的整定值要求其测距误差不大于5%或2km, 且无判相错误, 并能准确记录故障前后的电压、电流量, 这给故障巡视提供了详实的第一手资料。而装置提供资料的准确与否决定于以下4个方面:1装置的接线是否正确;2装置的定值整定是否准确, 这决定于线路参数的测量、定值的计算和定值的整定;3线路进行改造后是否再次进行了核相, 线路参数测量计算定值并进行整定。4线路跳闸后是否进行事故分析, 并对装置的定值进行校核和调整, 这一点是今后装置能否准确定位的关键。

110kV及以上线路大部分都装有微机保护。微机保护装置故障数据的准确率和故障量虽然没有要求, 也没有故障录波器提供得多, 但只要按照线路参数进行准确的定值计算和整定, 其测距定位数据也是非常重要的参考。

保护及自动装置测出的只是变电站到故障点的距离, 并没有给出故障杆号。因此, 需要在线路台账上做些工作, 统计计算出每基杆塔距两侧变电站的距离, 只有这样才能实现线路故障点的快速准确定位。

3 细致的分析是故障定点的关键

线路发生故障后, 尽管到达故障点的时间越短, 故障检出的成功率越高。但是, 接到调度命令后决不能盲目地立即巡线, 而应一边及时召集必要的事故巡视人员做巡线的有关准备, 一边利用较短的时间, 收集索要事故数据并进行全面细致的故障分析。

首先应在线路台账上对故障进行定位。向调度索要有关线路跳闸时的故障录波器或微机保护的故障测距、相位、有关电压、电流量及保护动作情况。根据故障测距数据, 在线路台账上对故障进行定点, 按照装置测距误差5%-10%的比例 (一般按10%掌握) 在台账上确定故障区间, 还应结合以往线路跳闸的经验数据进行部分修正。

其次应对可能的故障进行定性。这一点很重要也很难, 需要灵活运用事故数据分析、丰富的事故查找经验, 掌握准确的现场情况, 并应经集体商定。根据保护及自动装置的动作情况及反映的故障前后的电压、电流量的数值进行简单定性, 才可以对区域外故障或本线路故障进行区分。

因导线挂上异物的故障大都属于高阻接地, 线路故障时异物往往被烧毁, 重合成功的几率较大。合成绝缘子的闪络属于高阻接地, 一般都能重合成功, 大部分发生在半夜至凌晨, 网上负荷较小、系统电压较高的这段时间, 尤其是凌晨的发生率最高。闪络的杆塔多为直线杆塔, 主要集中在有雾、毛毛雨和雷雨天气, 多因鸟粪、鸟展翅起飞或雷击引起。

4 合理的巡视是故障查找的重点

巡线时除了注意线路本身各部件及重点故障相外, 还应注意附近环境。如交叉跨越、树木、建筑物和临时的障碍物;杆塔下有无线头木棍、烧伤的鸟兽以及损坏了的绝缘子等物。发现与故障有关的物件和可疑物时, 均应收集起来, 并将故障点周围情况作好记录, 作为事故分析的依据。

如果排除了全部的可疑点后, 在重点地段没有发现故障点, 应扩大巡视范围或全线巡视, 也可以进行内部交叉巡视。如果还是没有发现故障点, 可适当组织重点杆段或全线的登杆检查巡视。登杆检查巡视由于距离较近, 可以发现杆塔周围不明显的异常或导线上方、绝缘子上表面等地面巡视的死角, 对怀疑为雷击的情况应增加避雷线的悬挂金具、放电间隙和杆塔上部组件的检查。

5 结束语

以上仅是一些常规的故障查找程序, 但事故的突发性、不确定性和线路的千差万别, 决定了故障查找方法的不尽相同, 应根据具体情况具体分析, 尽快找到故障点是唯一目的。对距离较短的线路, 由于保护及自动装置测量的故障数据精确度不高, 稍加分析定性巡线就行;碰上线路保护及自动装置有问题, 给出的数据不全、没有数据或越级数据仅有事故特征, 也应根据事故分析和定性, 尽快组织故障巡视。

输电线路故障查找分析 篇4

1 输变电线路运行故障及原因分析

1.1 雷击

从线路气候环境分析, 雷电作用下输电线路出现一定的雷击跳闸难以避免。每一地区一般有一定的雷电活动周期和规律, 在高山、丘陵、江河湖泊纵横, 地形复杂的地区易形成雷云、暴雨天气。

从线路地理环境分析, 部分地区土壤电阻率高, 杆塔接地电阻偏大易引起反击跳闸;山区线路导线易遭受雷电绕击, 山坡倾角使导线的暴露弧面增大, 增加了雷电绕击的概率, 雷电绕击已成为雷击跳闸的主要影响因素。

从线路本体分析, 主要存在以下不足:

1) 在线路设计方面, 工程设计中雷电日的取值与实际情况不一定完全相符, 一般来说, 雷击跳闸次数与雷暴日成正比, 若设计所取的雷暴日较实际低, 会造成输电设备耐雷水平偏低;设计所需的雷电数据不足。

2) 运行维护方面, 当绝缘子串中存在零值或低值绝缘子未能及时检出时, 绝缘子串的闪络电压降低会导致耐雷水平低于设计值;部分地区为增加防污能力将瓷绝缘子换成合成绝缘子后, 若均压环之间的空气间距较原设计减小, 也会导致耐雷水平降低。

3) 在基建方面, 部分杆塔接地电阻在施工中没有达到设计值, 或者杆塔接地电阻通过施加降阻剂后暂时达到了设计值, 但降阻剂在运行期间可能流失, 若基建中施工工艺不当甚至会加速接地体的腐蚀, 而接地电阻高是造成雷电反击最主要的原因。

1.2 覆冰

覆冰对线路的危害有杆塔过载荷、覆冰舞动和脱冰跳跃、绝缘子冰闪, 会造成杆塔变形、倒塔、导线断股、金具和绝缘子损坏、绝缘子闪络等事故。

1) 倒塔。倒塔是指线路覆冰后的实际荷载超过设计值, 从而导致架空输电线路机械和电气方面的事故。荷载按方向可分为垂直荷载、水平荷载、纵向荷载。

2) 导线舞动。覆冰导线在风作用下发生舞动:当导线上覆冰不均匀时, 由于其断面的不对称, 风吹导线时就会产生空气动力学上的不稳定。

1.3 树障及外力破坏

1) 树障问题历来是线路专业当中的老大难, 数量多, 园林部门的不配合以及钉子户的讹诈刁难等, 使其成为破坏线路安全运行的主要原因。

2) 由于近几年经济发展迅速, 基础施工量迅猛膨胀, 近几年吊车等大型施工车辆外力破坏事故愈演愈烈, 逐渐成为线路安全运行的“第一杀手”。

3) 线路挂上异物的故障。输电线路上面挂有异物, 如风筝、线、绳、铁丝等东西, 引发线路短路或接地故障。

4) 线路运行中被线路下面开山炸石炸伤。山区的供电企业、输电线路的附近可能存在采石场、矿山。当线路运行一段时间后, 突然发现输电线路断股或断裂。经现场勘测发现是该线路路径下采石场开山炸石时飞起的石头将线路炸伤。

为了避免该种事故的发生, 我们在线路进行路由勘测时, 应避开采石场、矿山等对线路有侵害的地方。对已经架设的线路, 供电企业要加强线路巡查力度、频率, 发现有损害输电线路的设施和行为, 应及时采取有效的措施协调处理。

2 提高输电线路故障查找成功率的方法

2.1 掌握准确的定位数据

为了提高对故障的准确定位, 在110 k V及以上变电站大部分都装有电力系统故障动态记录装置, 即故障录波器。故障录波器的整定值要求其测距误差不大于5%, (或2 km) 且无判相错误, 并能准确记录故障前后的电压、电流量, 这给故障巡视提供了详实的第一手资料。而装置提供资料的准确与否决定于以下4个方面:

1) 装置的接线是否正确;

2) 装置的定值整定是否准确, 这决定于线路参数的测量、定值的计算和定值的整定;

3) 线路进行改造后是否再次进行了核相, 线路参数测量计算定值并进行整定;

4) 线路跳闸后是否进行事故分析, 并对装置的定值进行校核和调整, 这一点是今后装置能否准确定位的关键。

110 k V及以上线路大部分都装有微机保护。微机保护装置故障数据的准确率和故障量虽然没有要求, 也没有故障录波器提供得多, 但只要按照线路参数进行准确的定值计算和整定, 其测距定位数据也是非常重要的参考。

保护及自动装置测出的只是变电站到故障点的距离, 并没有给出故障杆号。因此, 需要在线路台账上做些工作, 统计计算出每基杆塔距两侧变电站的距离, 只有这样才能实现线路故障点的快速准确定位。

输电线路的故障大部分都是单相故障, 搞清线路的相位很重要, 仅通过巡线前的交待和在耐张杆、换位杆作标志的做法, 对巡线人员分清故障相是不实用的。在每基线路杆号牌上制作标志的做法比较好, 这样可以减少事故巡线人员2/3~1/2的工作量。

有些线路故障往往是由缺陷发展演变而来的, 搞好缺陷的定性和记录也很重要。

2.2 分析故障数据, 判别故障种类和地点

线路发生故障后, 尽管到达故障点的时间越短, 故障检出的成功率越高。但是, 接到调度命令后决不能盲目地立即巡线, 而应一边及时召集必要的事故巡视人员做巡线的有关准备, 一边利用较短的时间, 收集所要事故数据并进行全面细致的故障分析。

首先, 应在线路台账上对故障点进行定位。向调度索要有关线路跳闸时的故障录波器或微机保护的故障测距、相位、有关电压、电流量及保护动作情况。根据故障测距数据, 在线路台账上对故障进行定点, 按照装置测距误差5%~10%的比例 (一般按10%掌握) 在台账上确定故障区间, 还应结合以往线路跳闸的经验数据进行部分修正。

其次, 应对可能的故障进行定性。这一点很重要也很难, 需要灵活运用事故数据分析, 丰富的事故查找经验, 掌握准确的现场情况, 并应经集体商定。根据保护及自动装置的动作情况及反映的故障前后的电压、电流量的数值进行简单定性, 才可以对区域外故障或本线路故障进行区分。

电力线路发生短路是出现最多的一种故障形式。两相接地短路故障的特点是:出现较大的零序接地电流, 故障相的电压降低较多, 故障相的电流增大较多。中性点直接接地的电网中, 以单相接地短路的故障最多, 约占全部短路故障的90%左右, 其次是两相接地故障。

一般施工误碰故障大都属于金属性接地, 重合闸重合成功的机率决定于误碰体的通流能力。通流能力较小的物体往往被烧断, 可以重合成功, 通流能力较大的物体往往重合不成功。

因导线挂上异物的故障大都属于高阻接地, 线路故障时异物往往被烧毁, 重合成功的机率较大。

有记录的交跨或树木引发的故障往往出现在线路负荷过重或春夏之交以及夏天的高温天气。

合成绝缘子的闪络属于高阻接地, 一般都能重合成功, 大部分发生在半夜至凌晨, 网上负荷较小、系统电压较高的这段时间, 尤其是凌晨的发生率最高。闪络的杆塔多为直线杆塔, 主要集中在有雾、毛毛雨和雷雨天气, 多因鸟粪、鸟展翅起飞或雷击引起。

雷雨天气易出现雷击, 大雪无风天气由于导线上积雪过多易断线, 雨加雪冰冷天气轻载线路会因覆冰断线, 浓雾天气绝缘子有可能污闪, 暴风天气耐张杆塔距离较小的引流线易放电, 线路负荷过重且存在导线接头接触不良的问题, 容易引发接头发热烧断故障。

2.3 科学有效地组织事故巡视

故障点的查找归根结底还要通过人来完成, 必须召集足够合适的人员, 应将故障数据、分析定性结果、现场情况及巡视重点向全体人员进行详细的交待, 做到每个人都心中有数。要求巡视人员必须到位到责、不能因为难于到位而漏过任何一个可疑点。

巡线时除了注意线路本身各部件及重点故障相外, 还应注意附近环境。如交跨、树木、建筑物和临时的障碍物;杆塔下有无线头木棍、烧伤的鸟兽以及损坏了的绝缘子等物。同时应询问沿途群众在跳闸的同时有无听到爆炸响声, 发现与故障有关的物件和可疑物时, 均应收集起来, 并将故障点周围情况做好记录, 作为事故分析的依据。

如果排除了全部的可疑点后, 在重点地段没有发现故障点, 应扩大巡视范围或全线巡视, 也可以进行内部交叉巡视。如果还是没有发现故障点, 可适当组织重点杆段或全线的登杆检查巡视。登杆检查巡视由于距离较近, 可以发现杆塔周围不明显的异常或导线上方、绝缘子上表面等地面巡视的死角, 对怀疑为雷击的情况应增加避雷线的悬挂金具、放电间隙和杆塔上部组件的检查。

以上仅是一些常规的故障查找程序, 但事故的突发性、不确定性和线路的千差万别, 决定了故障查找方法的不尽相同, 应根据具体情况具体分析, 尽快找到故障点是唯一目的。对距离较短的线路, 由于保护及自动装置测量的故障数据精确度不高, 稍加分析定性巡线就行;碰上线路保护及自动装置有问题, 给出的数据不全、没有数据或越级数据, 仅有事故特征, 也应根据事故分析和定性, 尽快组织故障巡视。尽管经过精心地组织和检查巡视, 总还是有一些事故的故障点不能找到:一方面, 事故的故障点由于不明显、处在查找方法的死角或故障痕迹很快被掩盖而不能找到;另一方面, 故障点不在本单位管辖的范围内, 或干脆就没有故障。故障点在变电站内、用户或多家管理线路的, 即不在本单位管辖范围内的情况, 是比较常见的。保护定值计算整定错误、保护误动、越级等原因引起的线路跳闸也是常有的, 这些问题应由其他部门一起来解决。

3 结语

只有通过科学的对输电线路进行管理, 建立科学的线路基础资料和有效的线路巡视制度。才能快速找到线路的故障原因及故障点, 减小停电时间, 为国家的经济发展服好务。

摘要：线路运行部门最难处理的故障是解决线路跳闸、接地等问题, 文章根据实际工作中的经验, 就引起线路故障跳闸的主要原因、如何尽快找到线路故障点, 以及如何有效地组织输电线路故障点查找工作进行了有益的探讨。

关键词：输电线路,故障原因,查找方法

参考文献

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[11]赵先德.输电线路基础[M].北京:中国电力出版社, 2009.

输电线路故障查找分析 篇5

关键词：输电线路,线路故障,查找工作,效率

一、实施背景

汕尾供电局输电管理所属于二级生产机构, 现有人员36名, 主要负责全市35k V及以上输电线路的运行及维护工作。2013年1月输电线路专业化管理后, 输电管理所负责运行维护的输电线路从原有的31回、910.2公里增加为86回、1710.8公里, 同比增加55回、800.6公里。面对人少设备多的现状, 加上输电线路地处高山荒原地带, 而大多故障跳闸都发生在恶劣天气, 使故障巡视难度明显增大。

按照《中国南方电网有限责任公司电力事故 (事件) 调查规程》的相关规定以及广东电网公司广电安[2012]50号《关于对500k V输电线路故障跳闸试行提级安全考核的通知》的要求, 输电线路故障跳闸后必须对故障原因进行查明, 同时, 查线时限及报告制度也都有了相应的限制, 如500千伏以上输电线路非计划停运超过2小时、220千伏输电线路非计划停运超过8小时, 将升级为三级电力安全事件, 而局今年考核我所的安全生产指标为四级事件次数不得超过2次, 杜绝三级事件和升级事件。

二、实施输电线路故障查找的过程分析

如何提升故障巡视检查工作效率, 确保输电线路在故障跳闸后快速准确地查明故障点, 防止事件升级, 是当前安全生产工作至关重要的一环。

输电管理所结合实际情况, 对近年来线路跳闸情况进行了分析, 收集各种提高故障巡视率的资料, 借鉴其他供电局的故障巡视方法, 对每次的故障跳闸进行总结, 不断提高巡查故障点的精确度, 取得不错的成效。

故障点准确测算是查找线路跳闸故障点的必要条件, 因引起输电线路故障跳闸的原因很多, 特别是高阻接地使得故障测距偏差大, 给故障点查找带来误区, 延误故障查找时间。作为责任部门, 输电管理所立足现状, 从自身管理上挖掘潜力, 寻求解决方法。

1 输电管理所组织部门人员统计2010-2013年故障跳闸数据, 从表中列出“保护动作”、“变电站故障测距”、“故障点距离”等, 对近四年来的线路跳闸进行分析对比见图1。

2 编写《近年输电线路故障跳闸分析》报告, 对故障跳闸原因、故障测距、改进建议三方面进行了阐述分析。

2.1 故障跳闸原因分析

2010年至2013年, 输电线路共发生故障跳闸99次, 主要是鸟害引起跳闸25次, 雷击引起跳闸39次, 树障引起跳闸12次。2010年发生鸟害跳闸10次;雷击跳闸24次主要是发生在2013年;树障跳闸:2010年6次, 2011年3次, 2012年2次, 2013年1次见图2。

从2010-2013年度线路跳闸对比图1、图2数据中可得出, 2013年度110k V线路跳闸次数及雷击跳闸次数明显增加。2013年1月, 输电线路实行专业化管理, 将原属于县局子公司管理的输电线路全部收回由输电管理所统一管理。110k V线路32次跳闸中, 有31次跳闸为专业化回收线路;24次雷击跳闸当中, 有19次为专业化回收线路。对于原主网线路设备状况较好, 技术改造比较到位;专业化接管线路设备状况较差, 存在较多的本体缺陷, 在技术管理上还需加强。

2.2 故障测距分析

从近四年跳闸保护动作、故障测距来看, 可总结出以下结论:

2.2.1 鸟害引起跳闸, 主要是110k V、220k V线路, 调度部门提供的故障测距基本上准确, 动作情况有“零序Ⅰ (Ⅱ) 段”, 故障测距中保护测距的数据较为准确。

2.2.2 树障引起跳闸, 故障测距的数据偏差大, 通过查找规律和计算, 可以得出:

a、两侧变电站测距合计出现超过线路长度时, 用折算法计算故障点的位置, 得出数据与实际故障点基本吻合。

b、两侧变电站数据合计比线路长度少时, 用补足法计算故障点, 得出数据与实际故障点基本吻合。

c、树障跳闸时间多出现在气温较高、负荷大时。

d、从历年数据看, 也有部分跳闸难以估算, 重点是建立线行黑点隐患档案。

2.2.3 雷击引起跳闸, 主要以雷电定位系统为依据, 结合故障测距分析故障点, 雷击故障电流相对较大, 超过2k A。雷电定位系统基本准确。如2013年6月5日06时22分, 220k V茅海甲乙线故障跳闸, 雷电定位系统显示:06时22分有6次落雷, 分布在N24-N28塔。通过故障巡视后, 故障点为N27, 与雷电定位系统所测位置相符见图3。

2.3 故障分析改进建议

2.3.1 系统运行部门需要提供齐全的故障数据, 包括线路故障时负荷值、潮流方向、故障电流、动作情况、保护测距、录波测距、跳闸时间精确到毫秒。

2.3.2 生产信息系统中线路长度是直线距离, 实际导线长度约为线路长度的102.5%, 保护测距要换算。

2.3.3220k V以上重要线路跳闸后, 组织系统运行部、生产设备管理部、输电管理所专业技术人员召开故障分析会, 分析故障原因、故障点位置等。

3 故障巡视检查技术措施

输电线路故障跳闸的原因较多, 然而线路跳闸时往往是出现在恶劣环境下, 故障巡视难度大。为了尽快查明故障原因, 输电管理所制定了《输电线路故障巡视检查工作指引》, 制定相关技术措施。

3.1 故障跳闸初步分析会, 根据系统运行部、雷电定位系统、故障监测的数据, 结合天气情况, 分析造成故障跳闸的原因、故障位置。见图4、图5

3.1.1220k V及以上线路故障跳闸后, 由领导小组组织召开分析会, 领导及班长参加。

3.1.2 110k V及以下线路故障跳闸后, 由工作小组组织召开分析会, 相关专责参加。

3.2 故障发生后, 检查该跳闸线路的运行维护记录、线行树障隐患记录, 根据故障初步分析情况, 分析最有可能发生故障的线路杆塔段。

3.3 根据运行经验作出分析, 查找该线路历史故障记录, 及其他线路开关动作相似的故障原因及测距, 从而作出故障判断。

3.4 用折算法测算故障点, 当变电站两侧测距与线路长度偏差时, 可用折算公式

L1= (L×S1) ÷ (S1+S2) , 其中:L1为折算后距离, S1、S2为两侧变电站同类型测距, L为线路实际长度。

3.5 本部门技术分析受阻时, 向生产设备管理部、系统运行部申请技术支持, 或者向省公司技术部、电科院咨询。三、输电线路故障实施成效

故障巡视规范化管理后, 输电线路故障点查找及时率不断提高。故障点测量比较准确, 主要是借助雷电定位系统、变电站测距、故障监测装置数据, 通过综合分析, 利用经验折算公式计算, 使线路故障点查找获得更大的效率。

应用实例:

(1) 2011年5月31日, 220k V茅星甲乙线因树障跳闸, 从测距分析中, 500k V茅湖站录波测距0.116km, 220k V星云站录波测距0.815km, 线路全长37.34km, 按经验折算公式L1= (L×S1) ÷ (S1+S2) = (37.34×0.116) ÷ (0.116+0.815) =4.65km, 测算故障点在N13-N14之间, 实际查出故障点N13距离茅湖站4.6km, 与经验折算公式吻合。

(2) 2013年2月17日, 220k V桂海线因鸟害跳闸, 从测距分析中, 220k V桂竹站录波测距2.9km, 220k V海丰站录波测距19.37km, 线路全长21.352km, 按经验折算公式L1= (L×S1) ÷ (S1+S2) = (21.352×2.9) ÷ (2.9+19.37) =2.78km, 测算故障点在N7-N8之间, 实际查出故障点N6距离桂竹站2km, 与经验折算公式基本吻合。

(3) 2013年8月3日, 220k V茅星甲乙线因雷击跳闸, 从测距分析中, 500k V茅湖站录波测距32.4km, 220k V星云站录波测距21.9km, 线路全长37.34km, 按经验折算公式L1= (L×S1) ÷ (S1+S2) = (37.34×32.4) ÷ (32.4+21.9) =22.28km, 测算故障点在N58-N59之间, 雷电定位系统显示落雷点分布在N58-N63, 与雷电定位系统所测位置相符。实际查出故障点N60距离茅湖站23km, 与经验折算公式基本吻合。

结语

输电线路跳闸率是考核线路运行维护管理的重要数据, 大部分故障跳闸都发生在恶劣天气, 对快速及时恢复输电线路安稳运行造成诸多障碍。作为输电线路运行部门, 必须根据线路实际运行情况, 着重从技术手段和巡视维护质量方面作出努力, 杜绝人身事件, 杜绝人员责任事件, 减少事故跳闸次数, 提高输电线路安全运行的可靠性。

参考文献

输电线路舞动概况及故障分析 篇6

架空输电线路在运行过程中会因自然条件的作用而发生多种灾害事故,舞动就是其中危害较为严重的一种。舞动是不均匀覆冰导线在风的作用下产生的一种低频率、大振幅的自激振动。舞动产生的危害是多方面的,轻者会发生闪络、跳闸,重者发生金具及绝缘子损坏,导线断股、断线,杆塔螺栓松动、脱落,甚至倒塔,导致重大电网事故[1]。舞动问题在本质上为非线性动力学问题,加之各种复杂的随机因素作用,彻底治理难度很大,是架空输电线路机械力学领域公认的世界性难题。随着我国电网建设的发展,近年来我国架空输电线路舞动事故发生的频率和强度明显增加,舞动已成为当前我国威胁线路安全的最主要因素之一。

本文总结了近两年输电线路覆冰舞动的总体情况及故障特点,分析了输电导线舞动的形成原因、舞动机理以及治理舞动的措施。

1 近两年我国线路舞动概况

据初步统计,2009-2010年冬季舞动共造成441条次66千伏及以上输电线路发生舞动现象(318条线路发生跳闸故障),如表1所示。其中500千伏输电线路148条次,占33.5%;330千伏输电线路4条次,占1%;220千伏输电线路133条次,占30.1%;110千伏输电线路33条次,占7.5%;66千伏输电线路123条次,占27.9%。

1.1 2009年11月9-13日,河南、山西电网输电线路舞动情况

受北方寒流和西南暖湿气流影响,11月9日开始,山西全省出现历史上罕见的强降雪天气,29个县市降雪达到50年一遇的程度,20个县市降雪达到100年一遇的程度。11月9-12日,河南省遭遇大范围风雪和冻雨天气。受强降雪及冻雨天气影响,山西公司220千伏及以上输电线路共跳闸10次,其中,500千伏线路2条,共跳闸6次,220千伏线路3条,共跳闸4次,并观测到3条500千伏线路发生舞动;河南省7条500千伏、9条220千伏输电线路发生覆冰、舞动,跳闸29条次。

1.2 2009年12月27日至2010年1月6日,湖南、江西、浙江电网舞动情况

受北方强冷空气南下的影响,从2009年12月下旬开始到2010年1月上旬,我国大部分地区经历了多次的天气骤变,特别是长江中下游地区出现了低温并伴随大范围雨雪、大风的天气,其中湖南、江西和浙江三省因气温骤降,造成了输电线路大面积覆冰舞动。

湖南省长沙和湘潭地区于2009年12月27日和2010年1月5日相继发生舞动现象,并造成10条220千伏线路跳闸。1月5-6日,江西省共有4条500千伏线路、25条220千伏线路、5条110千伏线路出现舞动现象,各线路舞动幅值1~6m不等。1月5日,浙江衢州地区发生舞动现象,造成8条110千伏线路和2条500千伏线路跳闸。

1.3 2010年1月19-20日,辽宁、河北、山东电网舞动情况

受强冷空气影响,1月19-20日,辽宁省出现雨雪大风天气,部分地区下小雨后转小到中雪,并伴有6-7级大风(东北风),局部地区风力达到8级,各地区气温普遍下降12-16℃。恶劣天气导致东北、辽宁电网多条输电线路覆冰舞动跳闸,其中500千伏线路3条12次,220千伏线路2条8次,66千伏线路21条60次。

1月19日晚至20日,河北沧州地区为雨夹雪天气,风力7-8级,最大瞬时风速15.8m/s,气温-2-1℃。恶劣天气导致东骅Ⅰ、Ⅱ线黄滨Ⅰ、Ⅱ线500千伏线路及多条220千伏线路发生舞动,东骅I、Ⅱ线及黄滨Ⅰ线故障停运,故障线路均为同塔双回架设,导线垂直排列。

1月20日,山东半岛大部分地区遭遇大风寒潮天气,省气象台和海洋预报台发布风暴潮蓝色警报。20日8时后,山东各地区风力逐渐增大,并伴有冻雨,沿海出现了7~8级阵风,并转至10级东北大风,全省出现大范围、各电压等级线路的舞动事故,13条500千伏线路跳闸36条次,45条220千伏线路跳闸86条次,蓬莱电厂全停,烟台、威海、青岛拉路限电53.6万千瓦。线路舞动主要发生在淄博以东地区的相关线路,故障共涉及济南、青岛、淄博、潍坊、烟台、泰安、滨州、威海和莱芜9个地区,涉及10-500千伏各个电压等级的电力线路。500千伏线路故障中,单相故障26次(72.2%),相间故障10次(27.8%);220千伏线路故障全部为相间故障[2]。

2 输电线路舞动故障特点及原因分析

2.1 舞动特点分析

近两年冬季输电线路覆冰舞动是典型的线路覆冰舞动事故,其发生条件、舞动表现形式、造成的后果等都与以往的舞动情况基本一致。与以往相比,舞动也表现出了一些新的特点:

2.1.1 舞动范围扩大、频率高、涉及各电压等级

在以往的统计中,还不曾发生过如此大范围、高频率的舞动,而且波及到各电压等级的输配电线路。一是在地域分布上,舞动区域已不仅局限在有限的范围内,而是遍及到公司电网大部分地区。以往定义为传统易舞区或易舞段的湖北、河南、辽宁等仍是舞动最为严重的地区,而湖南、河北、山东、浙江、江西、山西、陕西、安徽和江苏等省份,在历史上极少有舞动记录。二是在时间频率上,短短一个冬季全网就发生了六次大范围的舞动现象,几乎是每一次大风降温、冰冻雨雪天气过程,都会有线路会发生舞动,仅河南就发生了三次大范围的线路舞动。三是舞动涉及到了各个电压等级,河南、山东、辽宁线路舞动都涉及到了10-500千伏各个电压等级的电力线路,个别通讯线路和电铁接触网也发生了舞动,导致胶济、京沈等铁路发生停运。此外,特高压1000千伏试验示范线路在2月11日发生舞动,舞动幅值约1-1.5m,但未发生跳闸故障。

由此可见,舞动已不再是发生在个别地区、个别区段的小概率事件,当气象、覆冰、线路参数等条件满足时,各区域、各电压等级的输电线路都可能发生舞动,我们对舞动的规律还需要重新认识。

2.1.2 舞动导致输电线路损失严重

近年线路舞动除引起电气故障外,还同时造成了螺栓松动、脱落,金具、绝缘子、跳线损坏,导线断股、断线,塔材、基础受损等严重的机械故障。舞动过程中,导致66千伏及以上电压等级线路318条跳闸,造成130条次的机械故障(春节前三次舞动造成52条次机械故障,春节后三次舞动初步统计造成78条次机械故障)。在发生跳闸故障的线路中,单相跳闸故障线路条数为32.4%,相间故障条数为73.9%(同条线路会同时发生单相和相间故障),导线断股故障条数为9.1%,金具损伤故障条数为6.9%,杆塔一般性损伤故障(螺栓松动、脱落等)条数为16.4%,杆塔结构严重损伤故障(横担损坏等)条数为3.5%,跳线损伤故障条数为3.5%,绝缘子损伤故障条数为1.6%,详细机械故障条数如表2所示(严重破坏指杆塔结构破坏导致停运情况)。

(单位:条)

2.1.3 新型线路抵御舞动灾害能力弱

大规模舞动现象中同塔双(多)回线路较之单回线路、紧凑型线路较之普通线路更易受到舞动影响,在相同气象、覆冰及地貌条件下,新型线路更易发生舞动,舞动发生后也更易发生跳闸故障,同时更易造成机械故障。综合近年舞动现象,同塔双回线路舞动328条,单回线路舞动113条,紧凑型线路舞动6条。按电压等级分,500千伏线路同塔双回舞动线路中64%发生跳闸故障,单回舞动线路中44%发生跳闸故障;330千伏4条舞动线路均为同塔双回线路,全部发生跳闸故障;全部电压等级中同塔双回舞动线路占74.3%,单回舞动线路占中25.7%,同塔双回舞动线路中76%发生跳闸故障,单回舞动线路中65%发生跳闸故障。不同电压等级线路中单/多回路线路舞动及跳闸条数详细信息如表3所示。

2.2 舞动故障原因分析

近年冬季线路发生的故障基本是典型的覆冰舞动事故。舞动是由于导线发生偏心覆冰,在平稳风激励作用下产生的一种低频率(约0.1~3Hz)、大振幅(可达10m以上)自激振动。舞动的形成主要取决于三方面的因素,即覆冰、风的激励和输电线路的结构及参数。覆冰多发生在风作用下的雨淞、霜淞及湿雪堆积于导线的气候条件下;本阶段各地区发生的舞动,基本都经历了雨凇天气,都观察到了明显的覆冰。舞动的形成与风速、风向以及流态等因素直接相关;本阶段发生舞动线路大多为东西走向,与主导风向的夹角较大,都是由于较强的风的激励造成的。线路的结构和参数对舞动的形成也有重要的影响。

此次大范围舞动事故,造成不同电压等级多条线路受损,还有以下几个方面原因:(1)现行各电压等级输电线路设计规程规范当中缺少线路舞动防治的具体技术指标和措施,对易舞区段的划分不明确,这些原因使得设计单位在线路设计中很难定位防舞区段、不易实现防舞措施。(2)线路的设计荷载是按照静载考虑的,当线路舞动时,会产生较大的动载荷,舞动产生的动荷载易造成杆塔横担挂线部位及铁塔螺栓承受荷载远远超过设计的极限荷载,导致铁塔整个横担失稳或强度破坏、铁塔螺栓剪切破坏等。此外,线路舞动会在导、地线与金具连接处产生交变应力,导致导、地线断股,金具损坏等。(3)杆塔设计时风荷载方向以及线路转角度数是确定的。线路舞动方向的随机性造成导、地线转向的度数有可能超出设计时线路转角的度数[3],使得横担在X、Y、Z轴方向力超过杆塔设计承载能力较多,引起杆塔整个横担失稳或强度破坏,这也是耐张转角塔更易发生横担损坏的主要原因之一。

3防舞技术研究现状

舞动研究最早源于20世纪30年代的美国,国外经过几十年的发展在理论、试验及防舞设计等方面取得了丰硕的成果,但由于舞动问题的复杂性至今仍没从根本上得到解决,近些年随着国外主要舞动多发国家的电网建设趋于停滞,相关舞动研究工作也逐渐减少。我国属于舞动频发国家,关于舞动的记录可追溯到上世纪50年代[4],但真正的进行大规模的研究和治理工作始于上世纪80年代。随着研究的深入,针对我国输电线路特点的研究也取得了丰硕成果。

目前,在防舞技术路线上考虑主要体现在“避、抗、防”三个方面,其中“避”指合理选择线路的走向和路径,避开舞动多发地区及微气象、微地形区域;“抗”指适当提高线路的机械及电气强度,以提高线路抗舞动的能力;“防”指对已发生或可能发生舞动的线路,需及时设计防舞方案,加装防舞器。依据实际情况和运行经验,目前对新建和在建线路加装合适的防舞装置是实现舞动治理比较有效的方法。基于不同的舞动机理,国内外经过几十年的发展,研制了多种防舞技术和装置,总体归纳主要包括以下几种。

(1)通过改变结构特性来抑制舞动:多数防舞器属于此类,包括失谐摆、抑制扭振型防舞器、双摆防舞器、整体式偏心重锤等[5];(2)通过提高导线系统自阻尼抑制舞动:如A.T.Edwardi(爱德华滋)设计的终端阻尼器;(3)通过提高风动阻力抑制舞动:如A.S.Richardson(理查德逊)研制的空气动力阻尼器;(4)通过各种防覆冰措施抑制舞动:如采用低居里点合金材料,使用防雪导线以及大电流融冰等;(5)提高导线的运行张力和缩短档距也可达到一定的抑制舞动的效果。

我国目前应用最多的防舞装置包括:双摆防舞器、线夹回转式间隔棒和相间间隔棒。双摆防舞器是基于舞动稳定性机理开发的一种防舞装置,主要应用到分裂导线;线夹回转式间隔棒是基于改变覆冰冰型实现防舞的机理开发的一种防舞装置,应用于分裂导线形式;相间间隔棒通过改变和抑制舞动运动形态来实现防舞,在单导线和分裂导线形式都能应用,目前应用在相间距较小的线路上。

4 结语

总体来讲,国内开展的舞动工作在广度和深度上都显不够。理论上至今仍没有形成统一的结论解决舞动激发问题,不能从根本上解释舞动机理,相关试验研究成果匮乏;防舞技术手段单一、缺乏防舞效果评估的可靠数据;防舞工作缺乏指导性的规范和标准,防舞设计具有一定的盲目性;防舞工作重治轻防,主动性差。

由于基于不同舞动机理开发得到,目前应用较多的几种防舞装置,都具有其特殊的设计特点和应用局限性,防舞效果也参差不齐,至今没有形成一种从根本上实现抑制舞动的防舞技术;而且由于对舞动防治缺乏经验和指导性的工作方法,造成在舞动发生后防舞工作的盲目性。到目前为止,舞动防治工作仍然是治标多于治本、经验多于理论、局部的研究多于全面的研究。应用在我国线路上的防舞装置主要有双摆防舞器、线夹回转式间隔棒和相间间隔棒,虽然这些防舞器的应用在很大程度上起到了抑制舞动的功能,但其防舞效果存在很大差异,适用范围有限,距离舞动问题的彻底解决还有很大的差距,需要对这些防舞器的防舞效果进行评估,并开发新型的防舞装置,从根本上实现抑制舞动的能力。

摘要：我国是输电线路舞动灾害频发的国家,线路的舞动严重威胁电力生产的安全。本文总结了近两年输电线路覆冰舞动的总体情况以及线路舞动的故障特点,分析了形成原因、总结了目前常用的防舞措施。结果表明:导线的舞动主要由覆冰、风激励、线路结构和参数决定;采取避舞、抗舞和抑舞措施可有效防止舞动危害;最后指出了输电线路舞动研究中尚待解决的问题和进一步研究方向。

关键词：输电线路,舞动,治理措施

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输电线路故障分析技术发展综述 篇7

关键词：输电线路,故障定位,神经网络技术

0 引言

电网安全事故中输电线跳闸是一个很重要的原因, 这一事故的发生会对设备安全、系统安全造成威胁, 并给电网带来很大的经济损失[1,2]。输电线需要经过复杂的环境比如翻越高山、丛林等, 这些地方给输电线构成了威胁, 比如动植物、覆冰、雷电等都会引起跳闸事故的发生。每次跳闸事故都会对系统构成危害, 如使导线、绝缘子被烧毁等。输电线故障判断是非常复杂的, 在实际中若不准确判断出则会使防护措施针对性不强, 同时由于故障定位不精准, 导致在故障发生后需要花费较多时间去寻找故障点, 从而使得供电恢复时间延长带来一系列经济损失。为了提高输电线故障定位及故障原因的准确性, 加强对输电线故障诊断的技术研究是非常重要的。本文对输电线故障起因及故障防治技术进行了分析, 通过分析这些技术的不足, 提出了输电线故障防治技术的研究方向。

1 输电线故障原因分析

范新桥[3]在基于多点电流测量的输电线路故障定位方法研究及宋国兵[4]在高压直流输电线路故障定位研究综述中提出了输电线路故障原因可以分为雷击跳闸及非雷击跳闸两种故障。

1.1 雷击故障判断

1) 通过雷电相关定位系统测得雷的电流变化, 该方法原理是根据电气几何数学模型, 在实际中由于输电线路的反击雷水平及绕击雷水平存在较大差异, 由此可以通过精确测量出雷击电流来判断是反击跳闸还是绕击跳闸, 电流波动幅度大的为反击跳闸, 反之为绕击跳闸。但是该方法存在一定缺陷, 主要有:①雷击电流测量成本投入高, 主要是因为现有雷电定位系统测量精度也不高以及维护困难。②通过对放电分散性研究, 结果表明在雷电流很大时也存在绕击现象, 因此在实际中雷击现象是绕击和反击现象的混合, 这样使得故障分析结果不易准确。③电气几何模型在平原地段及山区地段应用存在差异, 平原地段中满足电气几何模型而山区中则基本上不可能满足电气几何模型, 同时还有可能出现绕击时的雷电流变得非常大。

2) 通过对输电线路中闪络相别进行判断, 工程技术人员在长期实践中积累了大量经验, 得到了雷击故障识别的一种判断规则, 该技术是根据输电线路闪络相来识别。该技术规则如表1所示。

3) 通过杆塔中不同部位的雷电流方向进行判断。

4) 通过相邻杆塔避雷线中电流的方向进行判断。

1.2 非雷击故障判断

在输电线路中除了雷击故障外, 其他外部因素同样威胁着输电线路, 比如覆冰、鸟类撞击、风的吹动等都会引起输电线路发生跳闸现象。早在20世纪90年代日本电力公司对输电线路故障原因就进行了深入研究, 该公司采用自动波形分析及光电流传感器用于监控故障中电流的波动, 通过分析故障闪络前后相关波形的特征可以判断故障类型。该研究结果表明鸟、动物、树木等引起的故障在闪络前后过程中都会出现高频谐波;覆冰、污秽等所引起的故障在闪络前会出现高频谐波, 而在闪络结束后出现高频谐波概率很小, 仅存在工频;碳棒、金属棒所引起的故障在闪络前会出现电流现象, 高频谐波则基本不出现, 闪络结束后高频协同也基本不出现[5]。然而该研究在实际应用中问题比较大不易形成产品用于市场, 因此仅仅在理论上进行了分析。

2 输电线故障防治技术

2.1 输电线故障定位技术

故障定位最原始的方法是将测量线路中故障的阻抗值通过计算转化为线路长度, 因而该方法也叫故障测距。随着输电线路距离增加该方法在准确性上已经不能满足现有技术。随着通讯技术、计算机网络技术的不断发展及其在输电线路中的应用, 使得故障定位技术有了新的突破。

就目前而言, 输电线路故障定位主要分为两类:形波法及故障分析方法。行波法原理是根据行波传输理论进行故障距离的测试, 一旦输电线路中发生故障时, 故障点将会出现暂态波, 该波沿输电线路方向传播, 其传播的速率近似于光速。将行波到达测量装置的时间与光速到达的时间进行计算, 从而可以计算出故障点的位置。故障分析方法建立在输电线路中相应的数学模型中, 该模型核心算法是需要采集故障点的电流及电压信号, 通过建立数学模型并求解模型从而得到故障点位置。随着新材料的不断开发及信号处理技术的不断改进, 出现了先进的输电线故障定位技术, 这些技术主要有传感器技术、高速数据采集技术等。

(1) 传感器技术

不管是波形法还是故障分析法, 输电线路故障点的定位都是建立在能够准确获取输电线路上相关信号基础上, 在输电线路中信号的准确获取需要通过传感器、电流互感器及电压互感器等进行数据采集, 从而实现定位功能。电流互感器 (CT) 、传感器及电压互感器 (PT) 存在误差时会使得定位误差变大, 尤其是在电流互感器出现误差时可使定位误差达到5%~10%, 从而使得定位失去意义。对于行波故障定位而言, 一旦行波波头使用了误差大的传感器或互感器, 其结果是严重偏离定位致使定位不准确。针对这一问题国外提出了一种新的方法:将电压互感器及电容结合在获取行波信号上, 然而该方法使用了特殊的电压传感器用于捕获故障点的高频暂态信号, 同时将传感器和电压互感器结合在一起, 使得电力系统安全存在隐患, 在中国推广比较难。

(2) 高速数据采集技术

行波法与故障分析法由于定位原理不同, 使得定位精确度也有所差异。当前行波法测量故障点位置关键技术为如何准确获取故障行波与光速之间的时间差, 这就需要提高数据采集速率。故障分法对于数据采集率在1~20k Hz间相对容易实现。在输电线路中行波的速率达到了3.0×106km/s, 如果定位系统的采集速率为0.5MHz, 则会导致定位误差在150m。将采集速率提高到10MHz则采集误差在15m。使得定位更精确, 国内行波采集率在5~20MHz, 已经满足定位要求, 国外已经出现了100~200MHz的采集装置, 故障定位更准确。

高速数据采集涉及到的技术非常复杂, 主要包括:数据存储设备及通信、高速数字芯片、模拟通道的选择及设备之间的兼容问题等。由于高频信号的波长非常短, 在高速数据采集中要考虑到电磁干扰问题, 需要更进一步解决。

2.2 解决鸟类影响输电线故障技术

为了使电力生产得到良好的保障, 相关人员开始对电网涉鸟故障进行研究, 研究内容主要有鸟害故障分析及防治措施等。在电网鸟故障研究中各地区都取得了一定的成绩, 并在技术层面上为鸟害的防治提供了一定经验:如河南省电网在研究鸟害时进行了跨专业的研究, 将鸟类学和电力学两个学科结合在一起进行研究, 先从鸟类学中开始对鸟种类、生物习性、生态学等领域中全面了解出现鸟害的动机。再根据鸟害故障特征按区域划分了鸟害等级分布图, 以科学方法提供了鸟害的防治措施。另外中国电力科学研究院和一些地方如江西电力科学研究院等协同合作对鸟害进行攻关, 做出了全国范围内的输电线路涉鸟故障分级及分布图绘制, 这一研究成果为鸟害防治措施的制定提供了数据基础, 可以针对不同区域不同等级的鸟害提出相应的防治措施, 做到了因地制宜。李长看[5]在2013~2015年将近两年时间内以河南省高压输电线路为对象对其出现的鸟害现象进行了研究, 在研究时采用了各种方法如样点法、红外相机陷阱法等检测出在近两年时间内出现的鸟害现象达到64次, 且鸟害现象具有很明显的地域特征, 如在豫中西部出现鸟害现象较为严重, 达53次之多, 所占比例在80%以上, 而中东部地区鸟害现象则相对较轻, 共出现11次鸟害现象, 所占比例为17%。此外在这次鸟害检测中还对经常发生鸟害进行分类, 主要有四类即鸟粪类、鸟啄类、鸟巢类和鸟体短接类;根据鸟害造成的风险严重程度将涉鸟故障划分成四个等级的故障, 并针对鸟害出现区域的不同绘制了相应的涉鸟故障区域及等级分布图, 这些研究成果为鸟害防治措施提供了技术上的支持。另外李长看在2003~2013年10年间统计分析了河南地区的鸟害现象, 并提出相应的防治措施, 即在当前以“堵”为主的措施上进行改进, 采取以引导型为主, 将“疏”和“堵”两种方式结合起来的防治措施。

2.3 神经网络技术

人工神经网络技术具有很强的泛化能力和学习能力, 是目前应用较广泛的分类器, 将人工神经网络技术应用于故障分类可以提高故障的分类速度及准确性。林圣提出了一种基于粗神经网络的高压输电线路故障分类方法, 该方法主要是由10个独立的粗神经网络来识别及分类输电线路中故障类型。粗神经网络技术利用了模糊神经元及粗神经元用于代替传统的神经元, 对提高神经网络的训练速度是非常有用的, 同时也能减少网络中训练的样本数量。通过对大量故障数据的分析, 将时频域中的13个不同特征量及故障发生后5ms内的电流做为故障分类数据, 从而提高了故障的分类准确率。通过PSCAD/EMTDC进行仿真, 结果表明:该方法能够很快识别各种故障同时准确率也非常高, 受过渡电阻、故障时刻及故障位置的因素影响较小。下图为粗神经网络的故障分类模型。董天祯在研究现有架空输电线路故障检测系统不足的基础上, 提出了一种基于神经网络的输电线路故障检测系统。该技术针对复杂的10k V输电线路进行了研究, 将输电线路上的数据采集器进行相关数字转化从而实现编码, 利用载波通信将信号数据传送到总部;由总部对各种数据进行去噪及解码处理;然后将数据通过反向传播算法进行神经网络训练, 最终得到故障信息, 该技术能准确的测量输电线路中的故障位置。

3 结束语

输电线路故障分析技术已经研究了近40年, 在国内外学者的共同协作下取得了累累成果。在以后的发展中神经网络技术在输电线路故障分析上将是比较先进的技术。

参考文献

[1]周华敏, 彭向阳.广东输电线路防雷运行分析[J].广东电力, 2009, 22 (5) :19-22.

[2]彭向阳, 李鑫, 姚森敬.输电线路故障诊断技术现状及展望[J].广东电力, 2012, 22 (1) :8-11.

[3]范新桥.基于多点电流测量的输电线路故障定位方法研究[D].北京:华北电力大学, 2012, (6) :1-10.

[4]宋国兵, 蔡新雷, 高淑萍等.高压直流输电线路故障定位研究综述[J].电力系统保护与控制, 2012, 40 (5) :134-136.

输电线路运行故障的分析与防治 篇8

1 输电线路的常见故障及原因

1.1 覆冰故障

从2008 年发生在南方的冰冻雨雪灾害事件可以看出, 受厄尔尼诺现象影响, 我国近几年天气恶劣情况不断加重, 南方也开始出现输电线路覆冰故障。如果不采取有效措施加以控制, 很有可能再次使输电线路杆塔的负荷超载, 最终出现杆塔变形或者倒塌现象, 导致大面积停电事件发生, 从而引发一系列社会问题。而在我国北方冬季, 输电线路在运行过程中出现覆冰故障的概率要比南方大得多, 如果放任不管, 则会对国家的发展和人民的安居乐业造成很大的影响。

1.2 树障故障

输电线路最大的“敌人”就是线路通道内高大的树木, 在恶劣天气情况下, 输电线路对树木放电, 造成线路跳闸、树木枯死, 甚至引发山火等情况。随着国家退耕还林政策及《物权法》的出台, 农民有了较强的维权意识, 加上在各种征地青赔中受益良多, 经常在线路通道内种植高大的树木, 以便在增加自身收入的同时, 多赚取一份青苗赔偿款。当遇到大风、大雨天气时, 输电线路经常会对树木放电, 导致线路跳闸, 更有甚者, 引发山林大火或人员触电伤亡事故。

1.3 雷击故障

输电线路大多安装于野外或山区, 难免会受到雷电影响。据统计, 因雷击导致的输电线路故障在整个输电线路故障中占1/3~2/3, 有些地区的雷击故障率要高出这一比例。而天气因素和环境因素在运维中属于不可控因素, 因此, 如何降低输电线路遭受雷电破坏是一个难题, 也是企业今后研究的一个方向。当输电线路遭到雷击时, 同塔多回线路所受影响最大, 往往会造成一整个片区停电。

1.4 人为因素引发的故障

人为活动造成外力破坏输电线路也时有发生。有时是施工大型机具触碰线路, 刮伤、刮断导线;有时是杆塔被挖成孤岛后, 杆塔受力不均, 扭曲变形或者倒塌;有时是车辆碰撞杆塔;有时是偷盗杆塔塔材等, 造成输电线路故障, 引发大面积停电事件。而这类故障的抢修恢复时间较长, 给社会发展带来较大的影响。

1.5 风偏放电故障

风偏放电在沿海地区或大风地区也是常见的一种输电线路故障。近几年来, 受厄尔尼诺现象的影响, 我国局部突刮大风的天气状况逐渐增多, 强台风影响也越来越大, 风偏导致输电线路放电跳闸的现象非常普遍, 给输电线路的安全、稳定运行造成很大的阻碍。风偏放电故障主要是因跳线与脚钉和角铁等之间的风偏距离不足而造成。

2 输电线路故障的防治

2.1 覆冰故障的防治

2.1.1 输电线路的除冰方法

当前, 输电线路的除冰方法主要有热力融冰法、机械破冰法等。其中, 热力融冰法比较常见, 主要应用短路电流、铁磁线和潮流的分配等原理融冰、除冰;而机械破冰法具有强力震动和产生电磁力等特点。

2.1.2 输电线路的抗冰设计

在设计输电线路时, 要根据当地历史情况选择是否采用抗冰设计标准, 分析线路可能覆冰的厚度和覆冰的区域, 使线路避开严重的覆冰区域, 尽可能地将线路设置于覆冰程度较低的区域。对于覆冰严重区域的输电线路, 除加强铁塔抗冰强度和杆基加装护墩外, 还要缩短挡距, 必要时, 可在线路中间位置加设一加强型基杆塔, 防止连续多基杆塔倒塌, 扩大受灾范围。

2.2 树障故障的防治

要想从根本上消除输电线路通道内的树障故障, 需要投入大量的人力、物力和财力, 但效果一般, 可操作性不高。树障故障的防治主要是通过树障控制, 确保输电线路的安全、稳定运行。目前, 防治该故障最好的方法是根据当地气候、物种等, 建立树木生产周期表, 再结合树障隐患情况, 合理安排树障治理防控, 确保不因树木的自然生长、大风等导致线路跳闸。

2.3 雷击故障的防治

雷击故障的防治可以从以下几个方面着手:1避雷线的安装及其保护角的选取;2避雷针的安装;3线路避雷器的安装;4加装耦合地线;5杆塔与地网的有效导通;6降低杆塔地网的接地电阻值;7线路建设时, 避开金属含量较高的山地及高山山顶。在线路运维中, 雷击故障最有效的防治措施是降低杆塔地网的接地电阻值和安装线路避雷器这两项。在线路上安装避雷器前, 需要将线路地理位置、雷击线路历史情况、线路通道内地闪密度分布图结合起来进行综合分析, 选取避雷器安装杆塔后, 方可安装。此外, 还要通过抄录避雷器动作次数调整避雷器安装点, 这样可以使避雷器防治雷击效果达到最优。

2.4 人为因素引发的故障的防治

对于人为因素引发的输电线路故障, 可从以下几方面着手防治:1运行维护人员要加强学习法律法规, 制订相应的业务流程, 以有序消除线路运行中的隐患;2积极做好多种防治措施, 预防外力破坏的发生, 比如发放电力设施安全隐患通知单、现场拉设警示围栏、设立提醒标牌、做好安全技术交底工作、拍照取证等;3充分与当地政府、村委、单位等沟通, 争取外力支持, 必要时, 可通过法律途径解决矛盾;4做好电力设施保护宣传工作, 积极、主动进社区、村屯、学校、施工单位等宣传, 争取社会正面舆论导向。

2.5 风偏放电故障的防治

风偏放电故障的防治要点主要有以下几个:1敷设线路时, 避开大风口区域;2确保跳线弧垂风偏距离满足规程要求, 必要时加装防震锤, 减小跳线风摆;3在大风区域或沿海地区, 适当缩短挡距;4做好线路通道内的树障清除工作。

3 结束语

在输电线路运行的过程中总会出现各种各样的故障, 这对人们的用电质量造成很大的影响, 有时还会危及人们的生命安全和财产安全。因此, 电力企业一定要采取有效的防治措施, 及时预防或消除输电线路运行中存在的安全隐患, 以确保国家、人民的安全和利益。

参考文献

[1]胡毅.输电线路运行故障的分析与防治[J].高电压技术, 2007 (03) :1-8.