秦金飞 程登峰 杨道文 夏令志 李森林
(国网安徽省电力有限公司电力科学研究院,合肥 230022)
随着电网规模的不断扩大,输电线路的建设得到了长足发展。由于输电线路长期裸露野外,要受到自然灾害的侵袭,而且铺设面广,所以外力破坏(简称“外破”)引起的线路跳闸事故概率呈上升趋势[1-3]。按引起外破事故的原因,主要分为施工机械、风筝类漂浮物和偷盗塔材等[4]。文献[5-6]重点阐述了输电线路下吊车等大型机械作业的智能预警系统的研制。文献[7]讲解了违章施工的行政管制建设。文献[8-9]讲解了外力破坏事故的预防措施。文献[10-11]重点阐述了在线监测装置在输电线路中分析及预防跳闸事故的作用。本文主要对近期发生的由风筝线、驱鸟彩带和渔网引起的三起外破跳闸事故进行研究,分析了外破漂浮物的绝缘特性以及事故成因,提出了降低风筝线等漂浮物跳闸事故的措施。
近期,某省电网发生三起输电线路外破跳闸事故,具体情况见表1。
表1 某省电网三起外破跳闸事故
1)风筝线跳闸事故时,天气为小雨,故障类别为A相单相接地故障,样品如图1所示。
图1 风筝线样品
2)驱鸟彩带跳闸事故时,天气为晴,故障类别为B相单相接地故障,样品如图2所示。
3)渔网跳闸事故时,天气为小雨,故障类别为A相单相接地故障,样品如图3所示。
图2 驱鸟彩带样品
图3 渔网样品
对风筝线、驱鸟彩带和渔网开展绝缘电阻测量、干工频耐受试验,为了模拟故障现场天气情况,同时对风筝线和渔网进行了湿工频耐受试验。
分别选取0.1m长的风筝线、驱鸟彩带和渔网作为样品,采用5kV绝缘电阻表测量其绝缘电阻值,测量结果见表2。
表2 外破漂浮物样品绝缘电阻值
从表2中可以看出,经烘箱干燥后,风筝线和渔网的绝缘电阻值较高,绝缘情况良好;经喷壶少量喷水后,两者绝缘电阻值均明显下降,但风筝线相比渔网更易浸水,绝缘下降更为明显;经多次喷水后,水分形成导通回路,两者绝缘电阻值降低到千欧级别。
由于故障现场样品长度有限,所以分别选取1m长的风筝线、驱鸟彩带和渔网作为样品进行干工频耐受试验,采取逐渐施加电压至 220kV进行 1min耐受试验[12],若样品在升压未达到220kV,已发生击穿,则停止升压的方案。试验结果见表3。
表3 外破漂浮物样品干工频耐受试验
从表3中可以看出,风筝线和渔网均通过220kV、1min的干工频耐受试验,故干燥风筝线和干燥渔网的单位长度闪络电压耐受值均大于 220kV/m,晴朗天气下,两者绝缘强度达到绝缘杆的预防性交流试验要求,绝缘情况较好。
在驱鸟彩带进行干工频耐受试验时,在电压为35kV、65kV、73kV时,样品表面均出现一次明显的局部放电,放电消失后,继续升压至 83kV时,样品表面多处出现明显的局部放电,但电压仍能维持,手动降压后,观察样品本体完好,无烧蚀痕迹。第二次重新试验时,在试验电压未达到125kV前的升压过程中,样品未发现明显放电现象,但当试验电压升至125kV时,样品发生闪络击穿。故干燥驱鸟彩带的单位长度闪络电压耐受值约为 125kV/m,但由于其表面局部存在少量杂质,造成实际放电电压会低于试验电压。
分别选取 1m长的风筝线、渔网作为样品进行湿工频耐受试验,采取逐渐施加电压至样品击穿,则停止升压的方案。
风筝线在少量喷水后,试验电压加压到 100kV时,开始发生爬电,未持续喷水且线径细,水分很快被烘干,爬电现象消失;多次喷水后,加压到40kV左右时,发生闪络。故在潮湿天气下,泄漏电流的影响,会导致风筝线上的潮气蒸发,风筝线仍会有较高的绝缘强度;雨天时,风筝线受水量较大,其单位长度闪络电压耐受值小于40kV/m。
渔网在少了喷水后,试验电压加压到30kV时,出现电晕放电声音,继续升高电压至 50kV时,样品首、尾端起火,试验现象如图4所示。
手动将试验电压降至为0后,样品仍继续燃烧。故湿渔网的单位长度闪络电压耐受值小于50kV/m,且渔网的燃点很低。
图4 渔网湿工频耐受试验
风筝线跳闸事故的输电线路如图5所示。
图5 风筝线跳闸事故的输电线路
故障杆塔上中下相分别为B、C、A相,导地线横担长度分别为下相 16.9m,中相 16.1m,上相15.6m,下相导线放电尺寸图如图6所示。
图6 下相导线放电尺寸图
故下相导线放电点与塔身放电点的距离为
根据上述风筝线在多次喷水后的试验研究结果和故障现场小雨天气,按线性推算14.5m长的湿风筝线闪络电压约为 580kV,由于线路运行相电压为577kV,故在不考虑非线性和分散性的情况下两电压值接近,从而在实际运行中造成了相间放电的跳闸事故。
驱鸟彩带引起的跳闸事故发生在220kV线路猫头塔中相,相位排列为B(中相)、A(左边相)、C(右边相),故障后巡视发现 B相横担处仍有长约1m的彩带残留(如图7所示)。
图7 驱鸟彩带跳闸事故的输电线路
绝缘子最小电弧距离为1.9m。根据试验结果和线性推算,在表面带有杂质的情况下,1.9m长的干燥驱鸟彩带在闪络电压在67~158kV之间,线路运行相电压 127kV,因此绝缘子两端被漂浮的驱鸟彩带短接发生放电。
渔网跳闸故障杆塔为220kV线路猫头塔,相位排列为 B(中相)、C(左边相)、A(右边相),绝缘子最小电弧距离为1.9m,A相复合绝缘子两端放电痕迹明显(如图8所示)。
图8 渔网跳闸事故的输电线路
根据试验数据推算,湿润渔网短接绝缘子后耐受电压小于95kV,远低于实际运行相电压127kV,故导致输电线路发生接地故障跳闸。故障电流使渔网发热、燃烧,从而掉落在杆塔附近的地面上。
1)加强大风、降雨等特殊天气前的巡视
类似于风筝线和渔网的外破情况,晴朗天气下,其绝缘状况良好,应在大风、降雨等特殊天气到来前,加强巡视,及时消除外破漂浮物。
2)积极开展输电线路视频在线监测应用
利用视频在线监测系统,实现输电线路的长期实时监测,通过视频图像及时发现并消除外破漂浮物,降低输电线路外破事故的发生概率,提高线路的安全稳定运行。
3)强化输电线路保护宣传工作
积极普及电力法律、法规知识,提高公民保护电力设施的意识,做到不乱丢风筝线等漂浮物,降低外破漂浮物在空气中漂浮的可能。
本文对风筝线、驱鸟彩带、渔网3种输电线路外破漂浮物进行了绝缘电阻、干、湿工频耐受试验研究。在此基础上分析了三起漂浮物外破跳闸的原因,针对风筝线、渔网等漂浮物在晴朗天气下绝缘强度较好的情况,提出了加强大风、降雨等特殊天气前巡视的建议。同时为解决驱鸟彩带等漂浮物本身绝缘缺陷的情况,应积极开展输电线路视频在线监控,及时发现并消除漂浮物。