影响电网可靠运行的因素及对策的讨论

武志强

摘 要：在总结输电线路故障评判标准的基础上，针对影响电网可靠运行的雷击故障、污闪故障、微风振动故障等线路故障，从事故现象、形成原因、故障特点、危害等方面入手，分析各类故障的防范措施，对于输电线路的安全可靠运行具有积极的现实意义。

关键词：输电 安全 故障 防范

中图分类号：TM732 文献标识码：A 文章编号：1007-3973（2013）006-035-02

1 线路故障及评判标准

线路故障是指组成输电线路的元件完全或部分丧失其规定功能而引起的线路异常工作状态。

1.1 线路故障评判标准

（1）电能质量不能满足标准。

电能质量也就是电力系统中交流电压、频率和电压波形应保持在一定的允许变动范围内。

我国允许的电压偏移：10～35kV及以上的电压供电和对电能质量有特殊要求的用户要求电压偏移在？%之内；10kV以下的高压供电用户电压偏移在？%之内；低压照明用户为+5%到-10%。我们国家电力系统频率f为0Hz，300万千瓦及以上系统频率偏移不得超过？.2Hz；300万千瓦以下的系统不得超过？.5Hz。波形要求为正弦波，若为非正弦波时，其任一次高次谐波的瞬时值应不超过同相基波电压瞬时值的5%。

（2）运行状况发生改变。

输电线路运行状况改变包括：1）非计划停电或被迫少送电；2）停电时间超过了批准的时间；3）系统振荡或解列；4）线路永久故障（倒杆、断线等）；5）线路跳闸。

1.2 线路故障原因

图1 输电线路故障跳闸统计

污秽、雷电、覆冰、大风、洪水、微气象等自然环境原因占输电事故总数的45%，成为首位因素；线路保护区内违章施工、违章种植、盗窃线路杆塔器材等外力破坏原因占输电事故总数的38%，成为第二位因素。

线路的常见故障：雷击故障、污闪故障、微风振动、振动故障、覆冰故障及其它故障等。主要以季节性故障为主。故障的主要表现形式：跳闸、元件损坏等。本文主要从故障现象、形成原因、机理、故障特点及危害等分析着手，介绍不同故障的主要预防措施和处理方法等。

2 输电线可靠运行影响因素及防范措施

2.1 雷击故障及防雷措施

雷害事故是架空送电线路最频发的事故，我国历年送电事故统计中，雷害事故平均约占60%以上。在雷曝日平均40日以上的多雷地区和强雷地区，雷害事故可达送电事故的70%以上。因此线路防雷工作在架空线路的安全运行工作中是一项十分重要的工作。

2.1.1 感应雷

感应雷指当雷击线路附近时，其先导路径上的电荷对导线产生静电感应电荷，当主放电开始时，该电荷被迅速中和而产生的雷电流及雷过电压现象。由感应雷形成的感应过电压数值常为100～200kV，最大也不超过600kV。因此其对110kV（其绝缘水平在700kV以上）以上线路的危害不大，但足以破坏35kV及以下的输电线路。感应雷入图2所示。

图2 感应雷

2.1.2 直击雷

带电雷云对架空地线、塔顶导线、绝缘子等直接放电，形成正向雷电波过电压的现象称为直击雷。对于不同的电压等级，直击雷的危害都是存在的。直击雷过电压根据雷击导线的部位不同可以分为反击雷和绕击雷两种。反击雷发生时，雷电击中杆塔或避雷线，雷电流会使雷击点的电位大大升高，如果该电位与导线的电压超过电气绝缘的承受能力，就会发生雷击闪络。而绕击雷指雷电绕过避雷线直接击中输电导线而产生过电压的现象。

输电线路遭雷击产生的危害如下：

（1）输电线路遭受雷击造成跳闸，导致电力系统无法正常供电，线路及开关设备的维护工作量加剧。电力系统跳闸中有40%～70%是由雷击造成的，危害巨大。

（2）击中输电线的雷电波会沿着输电线路进入变电站，而变电站的绝缘强度弱于输电线路，如果变电站内的设备保护达不到要求，就会引起设备绝缘被损坏，电力系统的供电安全遭到威胁。

对于雷击危害，可以从以下方面进行防护：

（1）防止雷直击导线。

沿线架设避雷线，有时还要装设避雷针与其配合；在某些情况下改用电缆线路，使输电线路免受直接雷击。

（2）防止雷击塔顶或避雷线后引起绝缘闪络。

线路的耐雷水平愈高，线路绝缘发生闪络的机会就愈小。为此，降低杆塔的接地电阻，增大耦合系数，适当加强线路绝缘，在个别杆塔上采用线路避雷器等，是提高线路耐雷水平，减少绝缘闪络的有效措施。

（3）防止雷击闪络后转化为稳定的工频电弧。

通过增加输电线路绝缘子数量，可以降低绝缘子串上的单位距离的电场强度，同时电网中采用不接地或经消弧线圈接地的方式，避免雷击闪络后转化为稳定的工频电弧。

（4）防止线路中断供电。

可采用自动重合闸，或双回路、环网供电等措施，即使线路跳闸，也能不中断供电。

输电线路防雷的四道防线在应用时应根据具体情况实施，例如线路的电压等级、重要程度、当地雷电活动强弱、已有线路的运行经验等，再由技术与经济比较的结果，作出因地制宜的保护措施。

2.2 绝缘子污闪故障及防范

污闪指绝缘子因染污，在一定条件下产生的，在正常运行条件下沿绝缘子表面闪络放电的现象。污闪故障是因污闪而导致的接地、线路开关跳闸、导线烧伤、供电中断等的现象。绝缘子的污闪由两个因素决定：（1）大气污染造成的绝缘子表面积污；（2）能使积聚污秽物质充分受潮的气象条件。在干燥气象条件下，表面脏污的绝缘子仍有很高的绝缘强度。但在大雾、凝露、毛毛雨等气象条件下，污层中的电解质成分会充分溶于水中，在绝缘子表面形成导电通路，使绝缘强度大大降低，在正常运行电压下就能导致绝缘子沿面闪络，即污闪。

绝缘子串闪络，导地线烧伤、导地线及杆塔上金属构件部分发生锈蚀。以及由此而引起的线路跳闸、供电中断等。污闪事故具有如下特点：（1）一般发生在工频运行电压长时间作用下。（2）区域性强，同时多点跳闸的几率高，且重合成功率小。一旦发生可造成大面积、长时间的停电事故，且不易被自动重合闸消除，受影响的面积大、范围广、后果严重――区域性故障。是电力系统重大灾害（恶性事故）之一。（3）与气象条件关系密切，季节性强。一般发生气温低、湿度大的气象条件下：毛毛雨、大雾、小雪及雨雪交加的天气。时间大多在傍晚、后半夜或清晨（占70%以上）。90%以上的污闪故障发生在秋季后期和冬季。

对于污闪事故，可以采取如下措施加以防范：（1）定期清扫绝缘子，一般每年一次。（2）采用防污绝缘子，如双伞型、钟罩型、流线型、大爬距或大盘径绝缘子等。这些绝缘子不仅爬距比普通绝缘子大40%～50%，且大多具有表面光滑、不易积污、有一定的自洁性能等。（3）增加绝缘子的片数（调爬），是防污的主要措施。但是现在调爬要注意两个问题：1）不要盲目地将所有线路都换成防污绝缘子；2）加强线路的绝缘强度要注意与变电站的绝缘配合，否则反而会导致增多变电站的污闪事故。

2.3 微风振动及防范

风速为1-6m/s的均匀风力横向作用在架空导线上时，在导线的反面会出现上下交变的涡旋气流，使架空导线受到上下交变的激扰，如果这个激扰的频率等于架空导线的固有频率，导线会在垂直平面上发生谐振，从而出现上下波浪式的往复运动，也就是架空输电线的微风振动，如图3所示。

图3 架空导线的微风振动原理

微风振动发生的时间范围很大，全年一半的时间内都会发生微风振动。虽然微风振动的能量和振幅不大，但悬垂线夹处的输电导线长时间受到往复激扰振动的作用，会导致输电导线的抗疲劳强度大幅下降，容易导致断线、金具磨损、部件损坏等。但是，微风振动引发的断线事故要经历较长的时间积累过程。一旦发现的危害已经在输电导线产生疲劳断股或防振装置毁坏之后，但此时对于线路的危害已经很严重了。正因为输电线路的微风振动的破坏力具有很强的隐蔽性，输电线的断股会从导线或地线的内部开始。因为从输电线外表无法观察到，对于日常的巡线造成很大的难度。

架空输电线的防振可以从两方面进行：（1）选择线路上各部件合适的设计参数，削弱或消除导线的微风振动现象；（2）安装消振装置，以降低输电导线的微风振动效应。这两类防振措施的内容是相互补充和相互完善的，可以通过经济性能和技术性能的比较加以选择。

防振锤、护线条、阻尼线及三种混合类型是输电线路上广泛采用的防微风振动措施。而实际工程中，防微风振动措施的选择主要根据输电线路的运行经验和实际情况来确定。一般情况下，护线条往往作为辅助防护措施，可以单独使用在微风振动不剧烈的地方。而防振锤和阻尼线的选用涉及的问题比较多，其中防振锤的使用最多、最普遍，正确设计、安装的防振锤可以降低导线弯曲应变的90%左右。

3 结束语

电网的安全稳定对于电力系统的运行质量具有决定的意义。而降低因为雷击、污秽、风振等引起的输电线路故障可以大大提高电网的稳定性。本文通过分析输电线路故障评判标准和故障原因，在研究雷击、绝缘子污秽、微风振动等典型线路故障影响因素的成因、特点的基础上，针对各类故障提出了相应的防范措施，对于输电线路的安全稳定运行具有积极的指导意义。

参考文献：

[1] 陈景彦.输电电路运行维护理论与技术[M].北京：中国电力出版社，2009.

[2] 李光辉.架空输电线路运行与维护[M].北京：中国三峡出版社，2010.

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