500 kV超高压架空线路施工故障与预防技术

刘 威，王 满，姚 攀

（湖北省电力有限公司检修公司，湖北 荆门 430079）

0 引 言

在500 kV超高压架空线路施工中，如果没有提前做好各项施工故障的预防和处理措施，则频繁发生的故障不仅直接影响500 kV超高压架空线路的施工质量，同时影响输配电的安全。因而研究500 kV超高压架空线路故障与预防措施意义重大，通过初步探究500 kV超高压架空线路施工故障，在明确具体故障原因的基础上，尝试提出几点有效的预防措施以供参考。

1 超高压架空线路的简要概况

超高压架空线路工程是指严格按照相关标准架设电压等级在500～1 000 kV左右的电线，用以完成输配电等工作，缓解当前用电紧张的情况。而电压等级在330～765 kV间均属于超高电压范畴，在国家电力体制和国家电网在不断完善，对长距离的电力传输与配送要求也在不断提高。因此，越来越多的地区出现了超高压架空线路施工工程，有效控制线路损耗与占地面积，在尽可能减少工程成本的同时，达到提高输配电效率与优化供电质量的目的。因此为确保超高压架空线路工程得以顺利完成，要分析可能存在的施工故障并探明具体的故障原因，在施工前做好相应的防范工作，最大程度地降低超高压架空线路施工故障的发生几率，保障线路的安全稳定运行。

2 500 kV超高压架空线路施工故障与原因分析

2.1 杆塔故障

通过结合多地的500 kV超高压架空线路施工工程可知，在杆塔设计中设计人员会以25 m/s的最大设计风速为参考标准，并将台风级数设定在10级左右。据相关资料显示，在南昌某超高压架空线路施工工程中，工程方为可以尽可能减少工程成本，并未严格按照杆塔设计标准规范操作，也没有选择强度较高的Q390和Q460钢材作为杆塔材料，而是选择价格更为低廉的普通碳素结构钢。且杆塔基础埋深只有0.58 m左右，与规定的基础埋深应不小于0.6 m的要求不相符。当遇到风力较强的恶劣气候时，会出现杆塔折断及倒塌等故障。

2.2 温度故障

大部分500 kV超高压架空线路工程都在户外作业，在遇到低温天气时，不仅线路自身易受冻，绝缘子等位置也容易出现覆冰现象，直接影响超高压架空线路的正常连接。虽然因温度原因导致的500 kV超高压架空线路故障现象较明显，且具体故障位置也比较容易确定，但500 kV超高压架空线路施工工程需要高空作业，这在一定程度上增加了处理和预防电力工程施工故障的难度。如2008年1月出现了连续低温雨雪天气，根据国家电网给出的相关资料显示，当时受雨雪天气和冷冻低温的影响，倒塌的500 kV线路杆塔超过500座，绝缘子覆冰闪络跳闸次数多达200余次，电网的大范围受损对人民群众的生产生活和日常出行产生了极大影响。

2.3 雷击故障

在500 kV超高压架空线路施工中，最常出现的故障是因雷击所致，根据四川某地超高压架空线路施工故障案例可知，在2013～2017年四年间，当地共出现了50余起超高压架空线路施工故障。经查明，因雷击而产生的故障共计27起。可见，雷击是导致线路出现故障的主要原因。在上述因雷击影响而出现的500 kV超高压架空线路施工故障中，其故障表现多种多样，包括线路断裂、线路爆裂和配变烧损等。根据实践总结可知，部分500 kV超高压架空线路施工中，存在将并沟线夹作为线路连接器的情况，个别工程为节省成本没有使用线路连接器，致使导线连接处极易受雷击破坏，进而产生各种故障问题。

2.4 短路故障

不同于其他普通电力工程施工，500 kV超高压架空线路施工因其自身具有极强的专业性和复杂性，并且需要高空作业有一定的危险性。对施工人员的专业能力与职业素养要求极高。如果实际施工中，施工人员未能严格按照国家相关标准进行规范操作，或是对具体超高压架空线路接线及相关设置情况了解不充分，极有可能导致500 kV超高压架空线路出现相间短路与跳闸等问题。严重时会烧毁整体500 kV超高压架空线路。

2.5 外部故障

500 kV超高压架空线路在施工运行过程中，也容易出现各种外力运行故障。如车辆撞击电线杆则有可能导致500 kV超高压架空线路出现损坏与断线等问题，由此产生运行故障。湖北某地的500 kV超高压架空线路故障资料显示，曾因飞鸟在500 kV超高压架空线路上筑巢，而导致线路绝缘子表面出现污秽，而引发污闪情况，使得线路无法正常运行，造成线路覆盖区域出现了短时停电情况。受大风影响线路周围被强风吹断的树枝剐蹭线路，也会直接影响500 kV超高压架空线路的正常运行。

3 500 kV超高压架空线路施工故障预防技术分析

3.1 预防倒塔技术

在500 kV超高压架空线路施工中，为有效预防倒塔故障的发生，需要施工人员严格遵循国家相关标准选择正规厂家生产的质量合格的杆塔基础材料，并结合具体工程情况和杆塔尺寸，采用打套筒及加装抱箍等方式对杆塔进行加固和补强处理。在进行杆塔施工时，施工人员还需在杆塔周围及电杆钢圈接头等关键位置，均匀刷涂一层具有良好防腐蚀性能的涂料，做好杆塔的防腐处理。

在进行杆塔设计时，设计人员要采用标准的设计最大风速，考虑到实际线路运行中经常出现实际风速大于设计风速的情况，进而引发杆塔倒塌故障。因此在施工故障预防工作中，施工人员要严格遵循杆塔施工的相关规范，在耐张塔与终端塔一侧打好拉线，以防杆塔出现倾斜、倒塌及形变等情况。在杆塔设计中，设计人员需要做好工程周围的地质勘探工作，全面掌握周围的地质情况，此为基础选择相应的杆塔材料做好杆塔设计工作，避免杆塔施工后出现不均匀沉降等问题。

3.2 预防温度故障

通过以上分析研究可知，在500 kV超高压架空线路施工中，温度是主要影响因素。因温度变化异常而引发的线路施工故障多表现为线路弧垂或是绝缘子及线路覆冰，进而影响导线与设备的正常连接。因此对500 kV超高压架空线路施工中的温度故障进行预防时，可结合实际情况在500 kV超高压架空线路中安装集气象监控与报警监控于一体的控制系统。通过各种智能数据采集装置，对线路的气象环境数据如温度、湿度和风速等进行实时检测，利用系统自带的分析处理功能对其进行深入分析，以此形成一个具有较高精度的数据曲线，工作人员通过观察数据曲线了解气象变化对500 kV超高压架空线路的实际影响，有针对性地制定相应的故障应对计划。同时，利用安装在线路上的探测装置，也可以实时感应和监测线路的振动与热能等情况，进而判断500 kV超高压架空线路是否存在短路等问题，并直接通过无线网络信号实时向监控中心反馈，使工作人员对线路中可能发生的故障提前采取预防措施。

在进行线路架设施工时，需要提前按照相关要求连接各元件，并开展相应机电性能试验，确保施工中使用的所有元件无故障性能良好。如果导线截面相对较小，连接时应选择使用螺栓式耐张线夹。线路当中的连接金属销，需要在施工前对其进行全面严格的质量检验，防止出现裂纹与形变等问题，防止线路出现不必要的施工故障。

3.3 预防雷击技术

鉴于500 kV超高压架空线路都处于室外，容易遭到雷击影响而出现施工故障。因此在防雷击工作中，需要适当增加绝缘体的绝缘性能。如果线路施工中采用大跨越高杆塔，且塔顶位置电位较高，可结合实际情况适当增加绝缘子串片数，将导线和地线距离扩大，以此提升线路的绝缘性能[1]。为使线路在遭遇强大雷电流冲击时可以迅速分解电流，即流经杆塔的雷电流能得到有效控制，在500 kV超高压架空线路施工中架设避雷线或其他避雷装置，在保障一端线路直接相连的情况下，另一端直接接地，以充分发挥其防雷电性能。在条件允许的情况下，也可以视情况将消雷器安装在500 kV超高压架空线路中，或使用酸碱值在7.2～8.2的接地降阻剂，通过降低电阻值使接地体钝化的同时，提高线路的耐腐蚀与防雷电性能。

3.4 预防线路短路

在电网接线方面，出于控制工程成本等目的，可以选择倒送及迂回接线等方式，考虑到500 kV超高压架空线路施工的特殊性，也可以选择使用闭式子网并定期分相检修，防止因停役线路过多而影响500 kV超高压架空线路的正常运行。除此之外，对比较容易出现短路故障或雷电击故障的线路，可以通过使用负保护角或控制保护角的方式提高线路运行的稳定性和安全可靠性。针对线路施工中需要使用的绝缘子，需要在安装前统一使用5 kV绝缘摇对其进行严格检测，确保绝缘子电阻值不低于500 MΩ。在500 kV超高压架空线路施工中可选用耐张式绝缘子，使用时需要将表面沉积的污秽清除干净，防止因绝缘子受潮或污染而发生闪络放电与接地故障。在负荷高峰期，工作人员可以视情况在500 kV超高压架空线路施工中合理使用红外线测温仪，对导线接头处的温度进行实时测量，如果发现温度变化存在异常，需及时进行控温处理，避免高温熔断导线。

3.5 预防外力故障

车辆撞击电线杆会直接影响500 kV超高压架空线路的正常运行，并诱发相应的运行故障[2]。为此，建议负责运维管理500 kV超高压架空线路的工作人员，通过将警示牌和标志牌悬挂在电线杆，或是在电线杆的杆身刷涂反光油漆后再悬挂警示牌与标志牌的方式，提高车辆驾驶人的警觉性。管理人员也应当主动搜集整理相关信息资料，明确事故高发区段，在施工过程中选用具有较高防撞性能的混凝土，尽可能提高电线杆的防撞性能。除宣传部与教育部等在内的其他相关部门也需要在预防500 kV超高压架空线路施工故障的过程中充分发挥自身职能。管理人员和运维人员要加强对重点区域的巡逻力度，及时将缠绕及覆盖在线路上的枯枝与鸟巢等清理干净，防止出现线路运行故障。

4 结 论

通过对500 kV超高压架空线路施工故障与预防措施进行分析研究，总结出受到外力、气候及人为破坏等因素的影响，在500 kV超高压架空线路施工过程中，容易出现雷击故障、短路故障、外力运行故障、温度故障和杆塔故障，对500 kV超高压架空线路的正常运行造成不利影响。因此，在500 kV超高压架空线路的实际施工中，施工人员在严格按照相关标准要求进行规范操作的基础上，主动加强巡逻和线路运维力度，及时将线路上的覆冰、污秽以及枯枝等清理干净。并结合实际情况合理选用和安装壁垒装置，采用由正规厂家生产的质量合格的绝缘子和杆塔基础材料，以此防范500 kV超高压架空线路出现施工故障，保障线路实现长久、安全和稳定运行。