输配电及用电工程线路安全运行问题及技术分析

杨栋材 胡庆东

摘要：本文笔者分析了研究输配电及用电工程线路安全运行的影响因素，并提出了优化安全运行技术应用的策略。

关键词：输配电工程；线路安全运行；供电效果

一、输配电及用电工程线路基本概述

输配电及电气工程线路主要是将变电站的电力输送到电力系统输配电变压器，然后通过输配电变压器将电力输送到电力用户终端的载体。输配电及电力工程线路主要负荷输送高、低压电力，但无论何种形式的输电形式，都必须以保证输电的稳定性和安全性为前提。

输配电、电气工程线路的组成部分主要包括导线、绝缘子、杆塔、避雷导线、金属配件等，导线主要由耐腐蚀、耐磨、导电性好的材料组成。绝缘体用于维护导体和塔，使其不导电；塔主要连接和支撑导体和避雷针，形成线路间的安全长度和距离，该硬件的主要功能是加强导线和绝缘子。

二、输配电及用电工程线路安全运行影响因素

（一）气候方面

各地气候条件的差异给输配电线路和电力工程线路的维护架设带来了很大的困难。例如，一些极端天气、暴雨、暴风雪和暴雨会对输配电线路和电气工程线路的安全产生一定的影响，导致供电不符合工程设计要求。在环境方面，根据调查和分析的结果，大多数输配电和电气工程线路都位于环境相对复杂的山区或森林地区。在这种情况下，供电线路终端不能保证大面积的电力安全和可靠性。

（二）冰害因素

从冰闪机理来看，轻覆冰条件下绝缘子的闪络仍是冰污结合形成的闪络，与绝缘子表面积污、冰电导率等密切相关，常在融冰期间发生冰闪，其放电电弧沿绝缘子表面发展。调查表明不少线路覆冰前绝缘子表面已存一定污秽，覆冰过程中过冷却水的电导率与当时的大气环境状态和参数相关，影响冰闪特性的污秽实际上是表面已存污秽和覆冰过程中湿污沉降的叠加。冰层中的导电离子会向表面迁移，致使冰表面离子浓度最大，在融冰时则形成高电导率的水膜，从而降低冰闪电压。轻覆冰时的冰闪机理及过程与污闪相似，增大爬电距离和线路污秽的清扫是防止轻覆冰闪络的有效措施，如在塔头间隙尺寸允许时增加绝缘子片数和串长，在雨雪冰冻天气前清扫。重覆冰条件下绝缘子闪络与冰柱形状、冰凌桥接程度密切相关，其放电电弧沿冰柱及冰凌桥接面直接发展。一般来说，覆冰厚度随线路所处区域的海拔高度增加，而低温冰冻天气的持续时间是覆冰厚度的主要影响因素。为提高绝缘子冰闪电压，可采用不同伞径绝缘子间插的方式、采用V型串和倒V串等布置、双联串应增大串间距，防止冰凌直接桥接，试验表明其50%闪络电压得到了一定程度的提高。

（三）雷击因素

从运行经验来看，雷电绕击与线路所处位置的局部地形密切相关，一般来说，当线路两侧地面倾斜角较大，如位于山顶、沿山脊走向时，由于线路两侧暴露弧段增大，两边相均可能遭受绕击。当线路一侧地面倾斜角较大，如沿山腰走向时，上边坡侧暴露弧段减小，下边坡侧暴露弧段增大，下坡侧边相易遭受绕击。避雷线和大地为导线提供屏蔽作用，由于局部地形和相对位置的不同，屏蔽作用也相应变化。直流输电线路还需考虑线路的极性，由于雷云对地放电中约75%--90%为负极性雷，直流输电线路的正极性导线在负极性雷作用下，易于产生上行先导，更易遭受雷击而发生闪络。

三、输配电及用电工程线路防治措施

（一）建立运维大数据综合分析系统

结合冰区、风区、污区、雷电活动区、山火易发区等数据及线路数据、地理数据、运行数据、气象/微气象数据等，构建输电线路全域数据系统。通过数据挖掘技术，获取特性及规律，建立各类故障分析模型，实现线路故障分析预警、线路设备和运行状态评价等高级应用功能，为极端气候减灾防灾、应急抢修提供决策参考，为差异化设计和运行维护提供技术依据。

（二）研发自动化检测装置和机械化检修设备

随着电压等级的提高和线路数量、长度的增加，为提高运维效率，输电线路的巡检、监测、检测、检修技术及装备需进一步向自动化、机械化、智能化方向发展。在输电线路状态监测和检测方面，利用在线监测和巡检平台增强输电线路的状态感知能力，并结合信息、通信和计算机技术构建智能输电网。但监测装置在实际应用中故障较多，多反映在电子器件的可靠性、电源等方面，需进一步研发状态稳定、性能可靠、运行寿命长、耐候性好的在线监测设备。在巡检平台方面，应加大无人机巡线技术的研究和应用，利用机上配备的可见光检测仪、红外成像仪、紫外成像仪、机载激光雷达等对线路进行巡视，为满足现场实用要求，需研制遥控距离达到30 km及以上的长距离无人机巡检系统，并具备飞行稳定控制、GPS自主线路导航控制、地理匹配自动控制、线路杆塔自动跟踪等飞行控制功能，使无人机巡线向全自动化方向发展。

（三）研究多种监测方式相结合的一体化监测系统

在极端气候和大范围自然灾害条件下，及山区、高原、冻土区等地区，电网设备监测方法受到极大限制。为从全局、全天候、全天时动态探测线路的状态，有必要深入研究卫星广域遥感遥测技术。卫星遥感技术可在大范围灾害天气下对输电线路走廊的地形、地质、植被、输电线路状况等进行广域监测，包括杆塔损毁监测、地质灾害监测、走廊山火监测等，为线路故障抢修提供有效的监测数据。对于超、特高压输电线路集中分布的重要输电通道，应构建多种监测方式相结合的立体化监测系统。

（四）强化防雷技术

雷电防护技术在输配电工程线路中的应用较为复杂，技术人员应根据工程施工的实际情况采取不同的方法。具体来说，防雷技术的应用有两个关键指标，即线路的防雷水平和雷击发生时的跳闸率。第一步是设置输配电线路和电气工程线路，应选择对线路有防雷作用的线路，以降低线路击中的概率。在此过程中，技术人员应做好感应电压的耦合和分配，以提高技术应用的有效性；第二步是控制塔在10q处的地面阻力，这样不仅可以起到防雷的作用，还可以提高线路运行的防雷能力，从而减少雷击的发生。第三步是通过建立耦合导线来增加耦合效应，从而降低绝缘子的电压部分，从而形成分流流。

结语

综上所述，在輸配电及用电工程线路的运行过程中，采用多种防治措施能够控制气候环境问题带来的影响，通过建立信息化输配电及用电工程线路系统能够降低质量、人为以及后期维护因素造成的影响。

参考文献：

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