输电线路 典型故障分析及对策

保定供电公司 史胜利

1.引言

输电线路是电网的重要组成部分，由于分布广泛、外在运行环境复杂恶劣多变，当不利的环境条件出现时就会导致线路故跳闸障——停电，这不仅直接影响了线路正常输送电能，而且有时甚至可能引发大面积停电严重事故，扰乱人民正常生活生产秩序，造成恶劣社会影响。保定电网位于华北平原中部，北靠繁华京畿，南邻枢纽省府，西仰巍峨太行，东涉明珠水淀。保定地区方圆2.2万平方公里，东西部海拔高度落差近千米，一年四季气候各不相同。由于地理位置险要，自古就是“北控三关，南达九省”的通衢之地，是首都北京重要的南部屏障和供给城市，保定电网管辖的2条500千伏输电线路对其有重要的电力支撑作用。

2.输电线路故障分类

如表1所示，输电线路长期暴露在风霜雨雪、高山水滩之上，绵延千里，受自然环境影响严重。天气突变、运行环境变化都可能引发线路停电跳闸，在日常运行维护时管理人员除严格执行规定要按时完成巡视周期外，还应加强巡视人员责任心和技能素质培训，教育员工要爱岗敬业，要象爱护自己的家人和财产一样去谨小慎微关注线路设备变化，及时进行消除治理。

线路设备从故障原因大致可分为自然因素和外力破坏两大类。其中自然因素又可因雷击、强风、飑线风、雾霾、覆冰细分成若干小项；外力破坏可根据破坏行为分为：违章施工作业、违章植树、违章建房、鸟类灾害、线路周边焚烧或山火、漂浮物等小项。

3.典型故障分析

3.1 雷击典型故障事例

8月16日16时45分，易州站220kV易白一线265开关距离一段保护动作，A相故障，重合成功，差动保护动作，白石山保护测距71.7km，故障录波测距84.679km，易州站保护测距19.0km，故障录波测距19.8km。故障时为雷雨天气。调度部门提供的白石山保护测距71.7km，故障录波测距84.679km，易州站保护测距19.0km，故障录波测距19.8km，锁定故障区段#43-#47，次日上午八时，经巡视人员登塔检查发现，#45塔下相(A)合成绝缘子上、下均压环均有被雷击后击穿的洞，合成绝缘子上侧有闪络痕迹(见照片1和2)。完全符合雷电定位提供的故障区段信息(见照片3)。

3.1.1 雷击故障特点分析

雷击故障往往引起绝缘子闪络放电，铁件部分有明显的融化烧痕，绝缘子表面瓷釉烧伤脱落，合成绝缘子伞裙护套烧白氧化，均压环烧出孔洞，有时因接地电阻阻值较高，接地螺栓连接部位出现烧黑或焊点痕迹。雷击故障时有以下特点：①发生在雷雨天气；②基本都能重合成功；③山坡、半山顶或空旷地处高杆塔；④大跨越杆塔、双串且合成绝缘子平行布置相；⑤接地电阻高的杆塔；⑥闪络相和导线排列方式有关：三角形排列导线下相易发生反击闪络；水平排列边相易受绕击，并且相邻杆塔同相易闪络；水平排列中相闪络多是因为反击；⑦也可能引发永久性故障：如瓷绝缘子脱落、避雷线断线、导线断线。

表1 输电线路故障分类表

3.1.2 治理对策

①在设计阶段，考虑微气象区域历史环境条件，尽量避开；②防雷保护角越小越好；③采用耦合地线或中相地线；④双挂点绝缘子采用V、八字型结构，如果间距足够大在绝缘子下端可连接一片以上玻璃绝缘子；⑤使用加长复合绝缘子，干弧距离大的大小伞型；⑥采用技术手段降低接地电阻(使用接地模块、换土、加长接地极射线等)；⑦装设线路避雷器；⑧应用雷电定位系统(LLS)，快速查找雷击故障点进行处理。

3.2 鸟害典型故障事例

10月10日14时52分，220kV清蠡线故障掉闸，B(中)相故障，931和602保护动作，重合成功，清苑站保护测距15.9km，蠡县站保护测距18.6km。故障时当地为阴天，无雷雨等恶劣天气。巡视人员夜间巡视时发现220kV祁蠡线45号B相导线合成绝缘子下部均压环和悬垂线夹上有明显放电痕迹(见照片4、5)，地面和绝缘子护套上滴落大量鸟粪(见照片6)，在故障查找时，巡视人员也发现大量鸟类聚集在邻近杆塔设备上，在杆塔上已厚厚覆盖一层鸟粪(见照片7、8)。道放电，鸟粪落地，随着保护重合闸启动，线路设备重新恢复正常运行状态。但复合绝缘子、金具留有明显闪络痕迹。鸟害事故不仅会造成瞬时故障，有时因为鸟类啄食复合绝缘子护套发生芯棒遇雨水脆断而掉线。鸟类在杆塔上筑巢引发蛇类小动物攀援侵犯电气安全距离也会引发线路故障。鸟害故障发生还和周边地形有关，高山丛林、沼泽湖泊原始生态地区保持较好的发生鸟害故障居多。

3.2.1 鸟害故障特点及分析

有资料显示，大部分鸟害故障发生时在冬春两季凌晨时段，因鸟类排泄，高导电介质-鸟粪顺横担或绝缘子随风坠落形成放电通

3.2.2 治理对策

①对鸟害发生过的线路一定要详细记录原始数据，绘制鸟害区域图。②利用区域图标将鸟害发生区段作为重点防治目标进行巡检，一经发现鸟窝利用检修机会或采取带电作业方式及时拆除。③积极采用科技手段进行防治。前些年，公司曾经要求大面积安装鸟刺和鸟刺阵，作为防鸟害基本手段。虽然短期内也取得了一定成效，但在近期，作业人员发现鸟类利用鸟刺阵筑巢呈上升趋势，鸟儿在刺阵上筑巢不仅非常牢固，为检修拆除增加了难度，而且鸟巢也越来越大，有时一处三四窝鸟也不鲜见。④为此去年在部分高发鸟害线路上安装防鸟害伞盘和驱鸟球(见照片9、10)，截止发稿日以上线路均未出现鸟害故障，防治效果明显。⑤另外，对鸟害高发线路还应采用防驱结合，采取多种技术手段进行综合性防治。⑥最后在以往线路有些故障发生时，因现场缺乏有效的物证，认为是复合绝缘子不明性闪络，但在全线加装防鸟害措施后，线路故障得到根本性的遏制。

3.3 覆冰典型故障事例

02月01日12时18分，500kV源安二线A相掉闸，重合成功。测距：距离安定站83km，距离浑源开闭所189.5km，单端行波测距距安定站侧82.9km。故障发生时当地气象条件：晴天，微风，气温2℃；故障发生前一天，即31日，阴天、雾、冻雨，相对湿度80Z%，气温-5℃至1℃。作业人员对#390-#412区段进行带电登塔检查，当地群众说故障前普降小雪，登检时，塔身、地面残存少量薄雪。作业人员发现500kV源安二线#399塔A相均压环、硅棒及导线上有放电烧伤痕迹，铁塔上的覆冰全部融化顺着塔材流到地面，#399塔A相绝缘子上的覆冰同样融化而形成水流珠，在复合绝缘子表面发生沿面放电，其均压环、复合绝缘子沿面及导线上有放电烧伤痕迹，造成线路跳闸(见照片11、12)。

3.3.1 覆冰故障特点及分析

线路覆冰故障多发生在初春入冬时节，当时气温乍暖初寒，温度为-5o～5o左右，微风天气，空气相对湿度85%。天空中的冰雪落到导地线、杆塔上形成冰层，并不断加厚延伸，冰层一边慢慢融化但很快又粘附新的冰雪，冰雪层越积越厚，最终形成放电通道。据资料记载，08年南方电网就发生大面积冰灾事故，造成倒杆塔，导地线断线等严重设备损坏事故。

3.3.2 治理对策

①加大悬垂绝缘子第一片盘径伞群，或上中下分别加装大伞裙阻断冰凌形成通道；②双串绝缘子加大挂点间距或采取隔板装置；③绝缘子改为V型串或八字形串结构；④绝缘子挂点上方加装防水挡板；⑤敷涂憎水性涂料RTV、PRTV。

3.4 漂浮物放电典型故障事例

06月14日08时57分，220kV热保线掉闸，重合成功，A相故障。保北站测距19.663km。经查为#49-#50杆，距#49大号侧130m处A相导线因阵风刮起塑料布放电。巡视人员经询问当地群众得知故障时当地有大风，将远处暖棚的大块塑料布刮至导线上，因塑料布掺杂泥污对地放电(见照片13、14)。

3.4.1 漂浮物故障特点及分析

故障发生前期有大风，线路周边有塑料暖棚、彩钢板建筑、垃圾场、建筑工地等设施。故障后一般重合闸能重合成功，电气部位有放电痕迹，导线断股或烧痕明显，春秋季发生较多。

3.4.2 治理对策

对发现的废弃漂浮物进行收集掩埋；加强线路沿线群众教育力度，发放宣传材料告知异物对电力设施的危害；在大风特殊天气组织特巡，及时对发现悬挂异物进行消缺处理。

3.5 焚烧或山火典型故障事例

09月17日15时54分，220kV车祁线故障掉闸，C(左)、B(中)相故障，重合闸不动作，相间距离一段保护动作，车寄站603保护测距11.19km，931保护测距12.8km，录波器显示11.9km。距祁州站20.69km。故障时当地为阴天，无雷雨等恶劣天气。经查为37号JG2_18至38号ZM2_27塔C(左)相、B(中)相线下省道河龙线定州大陈村段油罐车与运煤车辆相撞后车辆起火，粉尘造成C、B相相间短路故障。巡视人员次日再次对37至38号档内三相导线和合成绝缘子采用40倍高倍望远镜对导线进行外观检查，未发现导线、合成绝缘子有明显放电闪络痕迹，导线、绝缘子未见断股损伤和明显变形(见照片15、16)。

3.5.1 焚烧或山火故障特点及分析

初春、入冬时节，天干物燥，有值野外祭祀焚烧极易引发山火，对附近线路设施造成毁灭性危害。焚烧不仅烘烤杆塔使强度下降，引发倒杆断线恶性事故发生，并且燃烧后的物质在空中悬浮极易引发电气部位安全间隙不足放电，引起线路掉闸。

3.5.2 治理对策

长期开展民企护电联动机制，深入群众进行安全教育活动，奖励发现和惩处纵火人员；在春秋祭祀时节加强线路重点区域巡视力度，对易燃物进行清理，在坟区附近张挂警示标志。

3.6 风偏典型故障事例

06月23日18时34分，220kV固南I线掉闸，重合不成功，南郊站931、101两套保护动作，C相故障，南郊站测距9.8km，固店站测距21.2km。当晚因23日晚间大雨，且雷电活动剧烈，初步推断故障点位于#64至#65间。次日作业人员冒雨进行故障巡视，询问当地居民得知当地23日晚间瞬间风力大于10级，附近有大量粗壮树木被刮倒刮断，空旷地带有简易房房顶被吹倒(见照片17-19)，风向由西北向东南，输电线路正好为侧向受风。进行带电登塔检查时发现220kV固南I线#66杆C相(左线)下线大号侧导线40-60厘米处及防震锤表面均有放电痕迹，左杆左侧面有放电导致的水泥脱落痕迹，左杆爬梯有明显放电点。导线未见明显断股，烧伤深度达单股1/2。经综合放电痕迹及现场环境情况分析，此次故障为瞬时强风导致C相(左线)导线向杆身方向发生风偏，使得导线与左杆及杆上爬梯接近，发生单相接地故障(见照片20、21)。

3.6.1 风偏故障特点分析

风偏类线路故障发生多存在以下特点：①风偏故障发生时段多在暴雨强风极端恶劣天气时；②重合闸重合成功率低；③发生时，保护动作表现为单相或两相接地；④从放电路径看基本分为：导线对杆塔、拉线、爬梯、导地线间、对周边物体，如山坡、树木、房屋等；⑤设备损坏严重，绝缘子闪络或导地线断股断线。

3.6.2 治理对策

治理措施为：①线路设计阶段考虑微地形区域气象条件下，选取最大设计风速数值，并考虑导地线垂直受风时的安全间隙；②对风偏角进行修正，考虑安全间隙大于1.2m规程要求；③线路施工时避免在导线侧安装脚钉、爬梯，导地线悬垂线夹附近不要装尖状物；④对悬垂绝缘子加装配重或进行V型串改造；⑤对引流线进行验算调整收紧，采用双挂点悬挂固定；⑥转角度数超45o的在外角侧使用双串瓷或玻璃绝缘子。

3.7 树木放电典型故障事例

7月16日12时19分，定南Ⅰ线接地距离一段、零序一段掉闸，A相故障，重合成功，车寄站931保护测距32.309km)，南郊站保护测距10.5km故障录波测距20.68km。当时气候为：地表温度34o，微风。经巡视发现为#68至#69杆距大号侧150m处A相导线线下有1棵杨树，树冠顶线引起线路故障。在查阅工作记录的知：4月15日曾经安排人员对此段线路杆塔进行综检，但当时作业人员未对线下小树引起足够重视，认为满足安全距离5米的要求而没有上报处理，历时3个月后，因气温高、弧垂低引发树障放电(见照片22)。

3.7.1 树木放电故障特点及分析

树木放电故障一般为高温、大负荷天气，夏季中午时段发生居多，基本上重合闸都能重合成功。现场情形为：线下树被烧焦，树皮爆裂炸开，地面易燃物引燃后有灰烬，导线有烧伤放电痕迹。另外区外超高树木也是造成树木放电的重大安全隐患，在季风条件下，树木倒伏后砸线跳闸(见照片23)。

3.7.2 治理对策

①严格按照线路巡视周期完成巡视；②结合属地化管理要求对树木进行统计，确定清楚树障计划；③做好线路周边治理工作，采用联系卡等方式告知树木责任人砍伐时派专人进行监护；④对线路保护区外树木也要进行统计治理，尤其是在季风来临前，将树木倒伏范围内的树障安全清除；⑤北方夏季多刮西北方向季风，因此线路西北方向的树木是清除重中之重；⑥教育群众要自觉爱护电力设施，一经发现有线下植树现象及时制止。

4.结束语

输电线路故障因地理、气候、周边环境的不同而不尽相同，但故障发生前的种种迹象和征兆是我们日常维护管理过程中需要发现和警惕的。本文旨在对线路典型故障特点进行分析并提出治理、防范措施意见，为线路日常管理提出指导性思路。线路维护管理人员在充分掌握设备运行状况的基础上要借鉴以往故障经验教训，制定出降低故障工作计划策略，对事故前“苗头”要采取有效防范措施，对已发生的故障要积极进行治理，才能确实降低线路停电跳闸次数，保证线路安全可靠供电。

[1]国家电网公司.十八项电网重大反事故措施(第六、第七章).

[2]110(66)-500kV架空输电线路运行规范(第九章).