输电线路故障统计分析及防控对策研究

卢银均，李翊嘉，姜金节，唐 诗，邓宗玮

（国网湖北省电力有限公司荆门供电公司，湖北 荆门 448000）

0 引言

输电线路作为电力输送的重要通道，由于线路多暴露在野外，受自然因素、人为破坏等影响易发生线路跳闸故障，严重影响电力输电网安全稳定运行。由于影响输电线路跳闸的原因众多，存在区域性的特点，通过分析输电线路跳闸的主要原因，找出线路运检中存在的不足，进而有针对性地开展输电线路故障防控工作十分重要［1-2］。

以湖北荆门地区输电线路故障跳闸情况为研究对象，分别分析外力破坏、雷击、鸟害和设备本体故障等对输电线路安全稳定运行的影响，并分别从线路隐患排查、差异化防治和新技术应用等方面提出切实可行的措施。

1 输电线路主要故障原因分析

根据故障原因分析可知，导致线路跳闸的主要原因为外力破坏、雷击、鸟害和设备本体故障。

1.1 外力破坏故障分析

从外力破坏跳闸类型上来看，近七年累计发生外力破坏事件57 次，其中线下大型机械（吊车、泵车、翻斗车、挖机）作业造成线路跳闸占64.91%，如图1 所示。电力设施保护区内大型施工机械违规作业以及超高树障砍伐管控不到位是诱发外力破坏事件发生的主要原因。

图1 线路外力破坏故障原因分析

从往年外力破坏跳闸数据分析来看，2016 年外力破坏形势最为严峻，主要是三环线施工、枣潜高速和蒙华铁路的开工建设，流动外力破坏和固定外力破坏没有得到有效防控，随着成立外力破坏防治专班和相应的技术防范措施实施，固定外力破坏得到有效控制，外力破坏以大型施工机械违规作业流动外力破坏为主。

从事故发生区域来看，由于大型作业施工主要集中在城区、工业园区和大型基建项目等建设施工较为频繁的区域，城区为外力破坏高发区。在城郊乡村区域主要以砍伐树障、山火以及线下钓鱼等为主。

1.2 雷击故障分析

按电压等级进行分析，35 kV 的跳闸次数远高于110 kV和220 kV线路，如图2所示。主要原因为35 kV线路未全线架设避雷线，对雷击的防护能力不足。110 kV 线路耐雷水平低于220 kV 线路，故其雷击跳闸事故率较220 kV雷击跳闸事故率高。

图2 输电线路百公里雷击跳闸次数

从往年雷击跳闸次数来看，整体上呈现降低趋势，主要是由于线路雷击绝缘水平得到提高，防雷措施得到有效运用。如在220 kV 线路上安装避雷器、可控避雷针及耦合地线等装置；对山地等高接地电阻率杆塔进行石墨接地极改造，降低接地电阻；开展接地极开挖检查和隐患消缺；及时更换老旧绝缘子串等工作的开展，有效提高了线路耐雷水平，降低了整体跳闸率。

从雷击跳闸事故发生区域来看，雷击故障多发生在山区，主要原因是山区土壤电阻率高，杆塔相对高差大，线路反击耐雷水平降低；在山坡处的线路由于地面坡度使避雷线对导线的保护作用减弱，线路受到雷击的概率大增。就地区而言，钟祥、京山和沙洋城区附近地势平坦为丘陵地带，较少发生雷击。在汉江和钟祥南湖附近水域，江河湖泊自身具有引雷效应，位于跨越汉江的跨江塔较高容易引起雷击，位于湖心或者湖泊周围空旷的地带杆塔作为突出物容易形成引雷孤岛，造成雷击跳闸。雷击跳闸区域分布如图3所示。

图3 雷击跳闸区域分布

1.3 鸟害故障分析

从电压等级来看，35 kV 线路发生鸟害跳闸的次数为0，主要原因是35 kV 线路多为水泥电杆和钢管杆，鸟类在此类杆塔上不易筑巢，加上35 kV 线路杆塔较少、鸟巢得到及时清理，故未发生鸟害事故。110 kV线路鸟害跳闸数量是220 kV线路的2倍，主要由于110 kV杆塔高度较220 kV更矮，适合喜鹊、乌鸦等小型鸟类和水鸟的筑巢和塔上活动，同时110 kV线路杆塔数量多和覆盖的区域广，发生鸟害的概率更大。线路鸟害跳闸事故年度分析如图4 所示。

从鸟害跳闸年度分析来看，随着近年来电网的快速发展和生态环境的改善，鸟类在电力线路附近活动日益增多，由鸟类筑巢、排便引起的线路跳闸次数上升较为明显，在近年采取相关措施后鸟害跳闸次数下降，鸟害占比呈下降趋势。

图4 线路鸟害跳闸事故年度分析

从鸟害故障发生区域来看，鸟害高发区发生在人员稀少的河流、湖泊、水库及鱼池等水源渔产丰富和农田区域附近，鸟类迁徙的通道等为鸟害典型地域。在钟祥地区鸟害发生在南湖和汉江等水域附近，鸟类活动频繁；京山地区鸟害故障发生地点附近都有小水系和水库湖泊，鸟类迁徙通道内鸟在杆塔上筑巢和停留，容易发生筑巢树枝造成短路和排便造成绝缘子闪络。

通过对荆门地区的鸟类进行观察，乌鸦、喜鹊、黑鹮、白鹭等是主要鸟种，乌鸦、喜鹊喜欢在杆塔上筑巢，巢由树枝杂乱堆搭，且具有集群活动、鸟巢拆后又会发生重新筑巢的习性，易发生筑巢树枝造成绝缘子短路以及排便造成绝缘子积污严重；黑鹮、白鹭的体型较大，会造成鸟体短接类故障，在杆塔高处一次性排便量大，鸟便较稀且黏性强，在排便时易发生鸟粪短接空气间隙故障。

1.4 设备本体故障分析

设备本体故障主要集中在35 kV 设备上，其中，主要故障为绝缘子炸裂、导地线断线、避雷器击穿和电缆头炸裂，部分是由于线间距离不足、线夹断裂和导线绑扎脱落等问题。

发生绝缘子炸裂主要是运行的瓷质绝缘子质量较差，达到零值后未及时更换，发生炸裂，部分线路绝缘子炸裂是由于使用了具有家族性缺陷的某电瓷厂产绝缘子，随着对质量差、具有家族性缺陷绝缘子进行大修更换，近年未发生绝缘子炸裂的情况。导地线断线故障，主要是地线发生锈蚀断裂、导线钢芯存在陈旧性缺陷而出现断线事故，说明对导地线巡视排查和锈蚀及断股情况研判需要强化。设备本体故障如图5所示。

图5 设备本体故障

电缆头炸裂和避雷器炸裂故障主要集中在35 kV，事故原因为制造工艺不合格，如绝缘厚度不均，绝缘上有杂质、微孔以及在导电层存在小的突起等造成局部电场集中，导致局部放电，引起材料老化，最终导致击穿炸裂。对于电缆架空的情况，架空电缆段采用钢绞线承力，用金属挂钩卡具固定的方式进行敷设，在长期遭受风力的作用下金属挂钩卡具对电缆外皮摩擦，造成磨损的电缆绝缘性能降低，随着外护层隐患扩散，造成电缆本体绝缘击穿熔断断线。

2 存在的主要问题

2.1 流动外力破坏管控有待加强

供电部门通过采取技防措施、安装外力破坏在线监测设施、进驻项目宣传、安装警示牌和签订安全协议书等工作，组织外力破坏专班对现有外力破坏点开展不间断巡视，线路外力破坏跳闸形势得到有效控制。由于市政道路、公园建设等施工项目，呈现点多面广的特点，外力破坏防控形势依旧严峻，特别是固定外力破坏点未经安全培训的新进大型作业驾驶员违章施工，流动外力破坏流动性强、防控难度大已成为当前外力破坏防控的重点和难点，需要全方位封堵防控［3］。

2.2 线路通道治理有待加大

超高树障作为树障跳闸的主要原因，存在树障砍伐协调较难、超高树障点分布广、涉及重要线路多的特点，部分户主漫天要价，阻挠电力部门开展通道清理，严重影响线路安全稳定运行。在线路下方存在违章栽种高秆经济树种以及城市园林绿化等潜在隐患，与施工方多次协调无果，联合政府部门进行协商，取得效果不明显，隐患点依旧存在。对于新建线路和迁改线路，对线路通道一次性清理不完全，为后期线路维护留下树障隐患。

2.3 雷击跳闸次数有待降低

雷击故障多发生在多雷、土壤电阻率高、地形复杂的地区，需要针对线路具体情况提出相应的防雷措施［4-5］。在线路运行中，未严格按照雷区图对线路采取差异化防雷措施，对于经常发生雷击事故的35 kV线路未采取有效防雷措施，雷击跳闸未得到有效防控；对于避雷线和接地电阻合格的雷击反击线路，未安装组合式防雷措施；对于可控避雷针和耦合地线等有效防雷措施未在220 kV易受雷击线路上进行全线覆盖。

2.4 鸟害防治措施有待完善

鸟害的发生具有季节性、区域性和重复性，但近10 年来，鸟害故障一直居高不下，鸟区图未完善，鸟巢拆除不及时，防鸟措施需要进一步加以强化。耐张塔跳线安装防鸟刺等措施未有效落实，部分杆塔防鸟刺和防鸟挡板措施安装不到位，对绝缘子未起到有效保护。线路运维巡视对防鸟设施固定情况巡查不到位，出现防鸟刺脱落，防鸟挡板倾斜等隐患［6-7］。

2.5 设备定检工作有待夯实

绝缘子零值监测、耐张线夹红外测温和灰密、盐密测量等线路周期性检查工作还需要进一步做细做实。对电缆接头、避雷器和电缆连接线夹等部位的发热情况根据线路运行持续开展红外测温工作，及时掌握局部发热隐患。对老旧线路巡查需要进一步关注导地线锈蚀和断股情况，对线夹金具和塔材锈蚀的应及时进行更换。

2.6 检修施工管理有待提高

从线路检修来看，部分检修人员在进行杆塔登杆检查和定检时责任心不强，应检查的部位未检查到位，应安装防鸟措施的部位存在安装位置不当、安装数量偏少，造成防控效果不好，登塔检查流于形式。现场负责人员专业技术不扎实，对施工人员的行为未严格约束，施工质量得不到保障，对作业人员检查工作和隐患汇报把关不严。同时存在线路定检施工人员和验收人员为同一批人员的情况，无法有效地发现问题，验收质量不高。

3 主要防控措施

3.1 强化线路通道管控

加强流动外力破坏防控，深入施工项目部宣传，强化外力破坏专班对外力破坏点巡查力度，加大外力破坏行政处罚力度，利用外力破坏在线监测装置实时监控（图6），实现外力破坏可控在控［8-10］。

图6 外力破坏监控线下机械活动

强化线路通道治理。建立超高树障台账，安装超高树木警示标志牌，建立定点联系和沟通协商机制，对超高树障逐步清理，持续推广“树种替换”线路通道治理方法，提前介入新建线路通道清理，实现线路零隐患投运。

加大外力破坏防控宣传。强化线路通道巡查，在鱼塘、湖泊、水库安装警示牌，对线下大棚做好宣传告知，清明及农忙时节加强扫墓和秸秆焚烧等山火防控，对穿越居民区的线路对附近居民做好电力设施保护宣传。

3.2 开展隐患差异化防治

根据鸟类习性和迁徙的周期性，提前开展鸟巢拆除和防鸟设施安装，对靠近河流、湖泊和鱼池等位置的杆塔，加大巡视频次，对存在鸟粪污染的绝缘子及时进行更换，特别是位于耐张跳线串等防鸟薄弱部位，在鸟害高发区应及时予以补装。严格落实鸟害分区图和完善鸟害防治台账，对位于鸟害高发区的线路对防鸟措施安装情况进行梳理落实。

坚持开展接地极开挖检查和接地电阻测量工作，及时消除接地极隐患，对接地电阻不符合运行要求的，要进行常规接地极和石墨接地改造。对山区雷击区段采用“接地线+避雷器”“可控针+避雷器”等组合避雷措施。对35 kV 线路未安装避雷线的线路采用安装避雷器提高线路抗雷水平。

加强线路覆冰在线监测装置的运用，在冬季和初春季节加大对线路覆冰和舞动的巡视力度，对易舞动区开展螺栓紧固和安装相间间隔棒来治理舞动。认真做好盐密、灰密监测，在重污区根据绝缘子运行状态进行绝缘子清扫和更换绝缘子来提高抗污水平［11-14］。

3.3 加大新技术运用

利用无人机搭载可视化设备和倾斜摄影雷达对线路关键部位进行巡查，弥补地面巡视的不足，实现设备“立体化”巡视，利用无人机自主巡视技术开展线路树障测距和图片采集（图7），提高线路巡视效率。在验收阶段，利用无人机进行精细验收，提升人工巡检和验收的效率和质量。

图7 无人机智能巡检

利用现有的分布式故障监测系统、微气象在线监测设备、地质变形在线监测装置及视频监控装置等在线监测设备，对线路运行环境进行监控，为防舞动、防覆冰、防火提供指导，对位于塌陷区线路地质沉降进行实时监测，提升线路智能化水平。

利用激光异物清除仪和喷火无人机设备，对线路异物进行快速及时清理，降低人员登塔清除异物与带电导线过近的安全风险，缩短作业时间。

3.4 强化电缆运检管理水平

常态化开展缺陷隐患排查，利用红外测温设备对电缆本体、电缆接头、线夹连接部位及避雷器等附属设施进行检测，对前期不符合标准的电缆线路进行电缆标准化建设，对电缆进站采用金属抱箍固定或者架空电缆进行改造。

对冷缩型电缆终端，在施工时要做好安装工艺现场监督，加大对电缆终端头进行带电检测，及时发现电缆伞裙、主绝缘等局部过热等电压型致热隐患，及时更换处理存在隐患的电缆终端头。

建设专业化的电缆运检管理队伍，从电缆故障检测、电缆施工和验收及电缆运行维护等方面提升专业人员技能水平，科学有效开展电缆运检工作。

3.5 细化线路运检管理

理顺线路运维检修管理思路，化繁为简，让班组将精力用在线路运维检修上。完善PMS数据台账和线路图纸档案管理，切实做到线上台账真实可用，线路技术资料可阅可查。

强化输电专业人员技术管理水平和责任心培养，开展实用性强、有针对性的培训课程，增加现场督导检查频次，加强作业过程施工质量管控，对不按要求施工的、定检未落实到位的要及时予以纠正落实。

对外部施工人员实行考核淘汰制度［15］，对每次定检和检修的施工质量进行验收考核，多雇佣责任心强、专业技术扎实的施工人员，对责任心不强的人员淘汰出检修队伍。在施工与验收队伍选择上，尽量避开同一支队伍同一组人员。

4 结语

由于各地区地理区域、人文气象等因素各不相同，输电线路跳闸原因和分布也存在差异，根据故障原因对电网运行风险进行分析，从源头上提出有效的防控措施，确保电力主网安全稳定运行。