500kV输电线路安全运行水平提升研究

雷邦胜

摘要：随着社会经济的快速稳定发展，500kV输电线路成倍增长，其中有地区电网、跨区域电网、±800kV的配套线路。由于输送电量大，在发生故障时，将直接威胁输电网络的安全运行。从输电线路日常运维工作出发，分析了500kV输电线路的山火、雷害、覆冰以及跳线风偏的防控措施，以提高输电线路的安全可靠运行。输电线路架设在野外，长期暴露在大自然中，外界破坏的可能性很大，只有用心加强运维管理，多方面的细致努力，方可真正减少跳闸，提高供电可靠性。

关键词：雷害；风偏；山火；冰灾；覆冰

中图分类号： TM723 文献标识码：A 文章编号1672-3791（2015）10（a）-0000-00

安全是当今世界最关注的话题，是构建和谐中国特色社会主义的基础。电网安全关系到国计民生，受到国网公司的高度重视。超特高压输电线路的安全运行是构筑坚强电网的根本，是国网公司“一强三优”得以实现的重要保障。

1防山火

山火威胁500kV线路安全运行问题日渐突出，其所引发的后果可能极为严重，同一个断面或山脉，可能存在多条超特高压线路，如这个断面发生大面积山火，引发多条线路同时跳闸的可能随之加大。2011年5月9日，直供攀枝花地方电网的2条500kV二石一二线相继跳闸，造成攀枝花电网负荷损失达50%，给攀枝花经济造成较大损失。假如山火发生在供给±800kV直流线路的配套500kV线路断面或直接发生在±800kV线路双极下方，这个损失将无法估量。山火的发生有明显的季节性、时段性，与天气情况、植被情况相关，发生季节主要在2-5月，时段主要为下午13：00以后，区段为植被较为茂密杂草丛生的地段。虽然掌握了发生山火的条件，但防山火工作存在诸多难点，输电线路点多面广防火太难。发生山火的地段几乎没有水源，及时灭火的可能性少。清理线路防护区的杂草工作量太大，不现实。

1.1如何进行防山火工作 （1）利用科技手段，在山火易发区段安装山火在线视频监测装置，山火易发季节全天候进行视频监测。（2）清理通道內的杂草，对低矮树木进行砍伐。①理出山火重点防范区段，如：山火易发段一个断面或山脉有多条线路通过的区段，大型水电站出线段及±800kV直流线等。利用有限的资金修建山火隔离带。降低多条线路同时跳闸的风险。②梳理发生山火时的易跳闸点，根据山火引发线路跳闸的放电点，位置均在对地距离15米以内的线段，且下方杂草丛生并有一定低矮枝茂的树木。由于设计和运行规程要求500kV输电线路在人不可到达的地方规程距离为6.5米（人可到达的地方为8.5米），我们应在山火易发季节前，梳理500kV线路对地距离15米以下且导线下方杂草丛生的区段，对杂草进行清理，减少火源蔓延物。（3）线路通道内砍伐的树木放倒后，应进一步将树枝、树丫运至远离线路下方，防发生山火时促长火势。（4）加强和地方政府沟通协调，争取地方“三电办”的支持配合，宣传“西电东送”的重要性。山火导致的线路跳闸及所产生的线路运行危害，可能也会对地方经济造成一定的影响，要争取最大限度的政府支持，加强对计划烧山控制及管理，提前做好预控措施。（5）充分发挥沿线护线员作用，利用护线员进行防山火宣传工作，减少民族村庄的不安全用火现象。

2防雷害

（1）雷电自然现象属于边缘科学，人类对雷电的探索还在不停进行。（2）500kV输电线路的绝缘配置较高，均在30片绝缘子左右，加上铁塔四个腿均接地，所以抗反击能力较强。（3）500kV线路雷击跳闸主要为绕击。主要原因是单回路铁塔为猫头型、干字型、酒杯型塔为主，避雷线保护角在5°-15°之间，仅靠导线上方的2根避雷线来防雷显得单薄，避雷效果不太理想，防绕击还需采取额外的防雷措施。由于防雷设施昂贵，采用差异化防雷可减少投资，降低雷击跳闸率。（4）差异化防雷前期进行资料收集尤为重要。

2.1参数统计 参数统计包括线路走廊雷电参数统计和线路特征参数统计两部分。雷电参数统计是基于雷电监测系统运行积累的雷电资料，以网格的形式对线路走廊进行划分，统计、分析并获取能反映该线路走廊不同时间、不同区域雷电活动特征的地闪密度、雷电流幅值累积概率分布等雷电参数。线路特征参数即线路基本信息、杆塔结构及绝缘、走廊地形地貌等参数。

2.2防雷计算分析 在参数统计的基础上，综合考虑线路的地形地貌特征、绝缘特征等因素，采用有针对性的、差异化的防雷计算分析模型对线路逐基杆塔进行防雷计算，得到每基杆塔的雷击跳闸率。

2.3防雷性能评估 输电线路防雷性能评估即根据设定的评估标准，结合逐基杆塔雷击跳闸率的计算结果，评估每基杆塔的耐雷性能，并结合杆塔所处地区雷电活动参数、杆塔结构、绝缘配置、地形地貌特征分析耐雷性能弱的杆塔易闪络的原因。

2.4防雷措施配置 以防雷性能评估结果为基础，结合分析得到的杆塔易闪络的原因以及各种防雷措施的特点，制定针对性的防雷措施以及治理方案，并对防雷改造方案实施之后的雷击跳闸率再次进行计算，评估防雷改造的效果。

2.5差异化防雷技术 早期的输电线路雷击风险评估主要依赖于计算输电线路的耐雷水平和雷击跳闸率，而且一般只计算线路中的几基典型杆塔在典型地形地貌和传统雷电参数下的雷击跳闸率。评估整条线路的雷击闪络特性时一般也只是将计算得到的典型杆塔的雷击跳闸率按照各种地形地貌在线路走廊中所占的比率加权平均。输电线路差异化防雷技术的优势在于：该技术充分考虑了输电线路时间与空间的差异，综合考虑了输电线路的雷电活动、线路结构、地形地貌等各种因素及特征，采用了基于雷电监测系统监测数据统计分析获取的雷电参数，对输电线路逐基杆塔进行了防雷计算，反映了一条输电线路各基杆塔的相对防雷性能强弱，可有效地帮助我们更加细致地、有针对性地采取防雷措施来提高线路防雷性能，更加精细化的管理电网。

3防覆冰

3.1冰灾表现的种类（1）过负载事故：这种事故造成金具损坏、导线断股、杆塔损折、绝缘子串翻转、撞裂等机械事故。（2）覆冰也可能使弧垂增大，造成闪络和烧伤、烧断导线的电气事故。（3）脱冰跳跃，造成相间、相地距离不足跳闸。（4）覆冰导线舞动事故：不均匀覆冰或冰、风荷载的作用使导线产生自激振荡和低频率的舞动，造成金具损坏、导线断股、断线和杆塔倾斜或倒塌等机械及电气事故。（5）冰中含有污秽等导电杂质造成冰闪。

3.2减少冰灾的措施 （1）进行冰区校核，对已不满足气象条件区段进行冰区调整。（2）轻、中、重冰区输电线路耐张段长度分别不宜大于10km、5km、3km。在高差大或档距相差悬殊的山区或重冰区等运行条件较差的线路区段，缩短耐张段长度。（3）耐张段较长时，采取防串倒的措施，10mm轻冰区连续直线塔超过5基宜增设1基防串倒耐张塔。（4）覆冰跳闸频繁区段，采取提高地线等级，同时在导线安装双摆防舞间隔棒。（5）处于微风振动易发区的轻、中冰区线路，应安装防振锤、阻尼线、预绞式护线条等综合防振措施；500kV线路轻、中冰区档距大于600m的邻档安装防振锤；档距大于600m或单侧垂直档距大于500m的线路，安装预绞式护线条；严重覆冰区段按提高一个冰区间隔棒次档距安装距離加密间隔棒。（6）充分利用科技手段，利用现场安装等值覆冰在线监测装置的预警信息，视情况开展直流融冰技术，高输电线路主动抗冰防灾能力。（7）采用相间间隔棒，由于相间间隔棒多用复合材料做成，不能承受弯曲力，在双回路垂直排列线路时，由于两相的摆动不同步，将会造成相间间隔棒弯曲损坏。使用GJ-100将相间间隔棒拉至地面，可以防止任何一相导线脱冰舞动带来的损坏。

4防跳线风偏

强风是跳线风偏的主要原因，传统的跳线串均为70KN的瓷质、玻璃或棒状的复合绝缘子，在超过设计风速的情况下，绝缘子串向杆塔方向倾斜，风偏角增大，减少了带电体与铁塔的空气间隙，当距离不满足要求时，便发生闪络跳闸，由于风偏跳闸一般情况是在工频电压下发生的，一般不能重合成功，导致线路停运，给电网带来较大的安全风险。

防风偏闪络的措施 （1）采用双联V型串配置，提高线路抵御强风的能力。这种方法只能用于新建线路，但不适合线路改造。（2）安装重锤。目前500kV线路跳线串下端均安装了重锤，但是风偏事件仍在发生，不能完全抵御强风。（3）以上2种改造均有局限性，前人研究了跳线防风偏复合绝缘子，这种防风偏间隔棒把绝缘子的“铰链式”改为悬臂式，将摆动变为硬支撑，跳线串由“动”变“静”。从此有效限制了跳线的摆动，解决了跳线串风偏闪络难题。（4）对上述改造方法主要用于110-220kV线路，500kV线路由于跳线串长度一般在5米左右，风荷载大，复合绝缘子抗弯曲能力太差，风偏角得不到明显改善，下面提改进建议，将5米长的复合绝缘子改为3+1+1连接，连接处铰链，当整串绝缘子受到强风荷载时，上部分与铁塔是硬支撑，由于500kV铁塔引流线与塔身的距离一般在5米左右，下部分1+1受到强风偏移也与铁塔保证了工频跳闸间隙，同时减少上部分与铁塔硬连接处底座的弯矩力，保护底座不受到损坏。

5结语

输电线路架设在野外，长期暴露在大自然中，外界破坏的可能性很大，造成500kV输电线路跳闸原因还有很多，如：鸟害、通道内树竹、外破等。只有用心加强运维管理，多方面的细致努力，方可真正减少跳闸，提高供电可靠性。

参考文献

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[2]高明振，谢从珍，熊静近.110、220kV复合绝缘子防风偏闪络的研究[J].华中电力，2009，22（04）

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