架空输电线路运维与检修技术研究

云南电网有限责任公司德宏供电局 马江辉

1 架空输电线路中存在的安全隐患

架空输电线路在运行过程中受到不同因素的影响，可能存在一定的安全隐患，常见的故障隐患类型包括：非金属性短路。在线路中，不同电位之间通过过渡电阻连接，造成短路故障。该情况下，过渡电阻大于0，并且影响持续时间较长，整体危害性较大；金属性短路。在输电电路中，不同电位之间存在金属导体连接，连接处导体的电阻为0，使该处的瞬时电流非常大，从而使电路出现自动断开的情况。该故障隐患不仅会对区域的供电情况产生影响，严重情况下会造成火灾等危险现象发生，为周围的居民和用户带来安全威胁；相间短路故障。在三相对称交流电源中，火线未负载的情况下相连，造成严重的短路现象。短路情况下产生大电火花容易引发火灾和爆炸；单向接地故障。在气候、环境、湿度等因素的影响下，电力主线间歇性超值，从而使高压击穿故障的概率增大，影响环境安全。

2 架空输电线路故障点定位分析

2.1 定位流程

电网不断发展和应用，使目前需要运维和检修的线路数量不断增多，为使有限的运维资源实现较为理想的维修处理效果，应合理调整检修测量，并设定合理的故障定位流程，从而提高故障检测效率[1]。在输电线路检修过程中，一方面，需要调整检修顺序，在完成线路状态评估后，调整线路检修次序，结合该区段的实际情况以及标准化检修方案，设置针对性故障识别和定位方法，降低故障定位偏差，提高实际的检修效率。另一方面，由于电路运维检修过程中涉及不同技术类型，需要不同部门共同协调构建恰当流程。在线路发生故障后，需要管理部门将信息上传到控制部门，并做好安全保护工作，同时收集相关信息，明确故障的区段和具体位置以及故障类型。组织维修团队前往现场观察实际情况，并制定维修方案，完成检修工作后需要按照实际情况编写故障报告，上报后结束本次维修工作。

2.2 定位方法

一是故障录波测距分析法。在变电站中安装故障录波设备，该设备能够对电路中电压和电流等参数进行精准识别并记录。在发生故障后，由于瞬时电流升高，电气量会发生较大的变化，在记录中查找变化时间等数据，能够计算线路故障点和变电站的距离，从而推算故障的明确位置。正常情况下，故障录波器完成采样，按照顺序依次并重复启动记录相关数据，故障记录器记录周期如图1所示。

图1 故障记录器记录周期

在不同区段中，主要的采集数据类型存在一定差异。故障录波器不同时段采集数据类型如表1所示。

表1 故障录波器不同时段采集数据类型

故障录波器将数据收集到的数据转化为录波波形，使实际的故障观察难度降低，借助故障波形变化情况，能够判断电流故障的单子类型以及线路连接情况，帮助提高故障查询和判断效率。

二是保护测距分析法。在继电保护装置内的计算模块中，按照故障情况，选择适当的距离检测计算方法[2]。以阻抗法测距为例进行分析，在测距时主要使用反映工频基波量等方法完成计算，同时借助单端或双端的方式测量实际参数。在计算时，假设故障条件为：三相对称、工频基波量、忽视过渡电阻和故障谐波等因素。在该条件下，电路设计示意图如图2所示。

图2 电路设计示意图

设置故障点为F，能够得到关于双端有源输电线路端头故障后电压UM，UM的公式（1）：

式（1）中：IM为故障后的电路中的电流；IFA为故障电流；RF为故障电阻；p为故障点相对距离；ZL为MN 之间的阻抗；IFA为M 端的电流变化情况；DA为故障电流分支系数。

三是行波测距分析法。在计算时，利用波速和波阻抗等相关参数。计算波速v，使用公式（2）：

式（2）中：电路中的能量传输主要形式为电磁波，计算电磁波速度时，使用单位时间内传输距离完成计算，x为传输距离；t为传输时间。由于电磁波传输过程中主要受到介质影响，εr为导线中的介电常数，μr为相对导磁系数，在架空电路中，二者均为1，因此，波速与真空光速相等。

计算波阻抗Z时，使用公式（3）：

式（3）中：L0为架空线路单位长度电感；CO为对地电容；μ0为真空状态下的磁导系数；ε0为真空状态下的介电常数；hd为导线平均高度；r为导线半径。

测距时，使用公式（4）：

式（4）中：x为故障点和测量端的距离；v为波速；t1为第一个故障暂态行波到达测量端的时间；t2为反射波时间。

3 案例分析

以某区域电网220kV架空线路故障为例进行分析，该处电网出现以下故障，针对不同故障情况进行分析，得到不同故障下理想的运维与检测方法。

3.1 外力损坏的运维与检修

外力损坏是在无意或蓄意下对电力设施做出破坏性行为，使设施出现损毁现象。如在违章建筑施工时，大型机械设备碰撞设备或电线，或违法人员蓄意破坏，风筝或塑料等物品缠绕同样会增大线路外力损坏的可能性。在外力损坏影响下，线路受到影响较为严重，同时维修较为复杂，会对社会带来较大的经济损失。

以线路故障为例进行分析，在2019年8月21日，线路甲跳闸，重合成功，判断为B 相。使用三种方式测距，其中主一差动保护测距为11.2km，主二测距7.6km，故障录波器测距7.49km，利用软件打印故障测距结果，明确故障定位。

运维检修人员按照故障定位点标记，在现场寻找故障点具体位置，发现导线上出现闪络痕迹，同时存在车轮痕迹和橡胶碎片。询问当地居民了解到该区域在施工，并出现巨大的爆炸声。判断该故障为施工过程中机械设备与架空导线之间安全距离不足，导致出现放电情况，造成电压跳闸和设备轮胎爆炸的情况。该故障为外力破坏故障，在检修时，根据损坏情况进行补强或更换，并巡检附近线路和塔杆等基础设施。在发现导线上存在杂物时应及时清理。为避免后续再次出现外力损坏故障，应当设置标识，提醒附近施工人员注意电线，施工时保持安全距离。

3.2 雷击故障的运维与检修

架空输电线路故障后，首先应判断雷击故障类型，常见的雷击故障主要有两种，一是绕击雷，该类型故障发生概率较大，占该区域雷电故障的90%左右。二是直击雷，其占比约为10%。在判断时，主要观察和测量雷电流大小、接地电阻变化情况、接地线烧伤情况以及地形特点等内容。在测量累计故障位置时，结合不同测距装置中参数和计算结果，分析最终的故障位置，对比不同故障检测方式的误差情况，选择合适的测距方式，不断完善整体系统设计效果，不同装置测距误差对比如表2所示。

表2 不同装置测距误差对比

对不同装置测距的误差情况，发现其中录波测距和主一保护测距的误差相对较小，主二保护测距误差相对较大。基于此，在计算和判断时，可以选择主一保护测距和录波测距的方式，提高故障区域定位精准度。

3.3 气候故障的运维与检修

案例区域中气候影响造成的故障主要是指台风故障。近年来极端天气的发生概率不断加大，台风不仅对当地居民的生活带来严重的不良影响，同时会对架空输电线路及基础电力设施带来巨大损害。在台风影响下，可能会出现铁塔和线杆倾倒、线路断线等情况，使变电站压力失稳，无法正常供电。台风故障一般为同一线路的塔杆倾倒，造成多次跳闸故障。在台风的影响下，空中杂物增多，容易造成瞬时接地故障和击穿现象，严重影响线路运行。

具体测量过程中，在2018年9月14日，乙线跳闸，重合成功，主一保护动作，测距离为15.5km，主二保护测距为13.4km，故障相为C相。由于台风影响下同一电路容易多次跳闸，使测量误差较大，可以根据导致区域环境，在故障现场查找具体位置。观察电线闪点和损坏区域，制定恰当的维修措施，确保电路能够正常运行。

4 架空输电线路运维与检修实施要点

构建基础资料库。电路运维检修过程中，需要进行数据分析，丰富的数据库能够帮助提高数据误差判断准确度，同时为故障维修方案提供依据，降低维修难度，提高实际的运维效率。在具体设计时，应基于安全性原则合理设计，结合当地的实际气候及环境变化情况，调整电路连接方式，同时增设保护角等装置，提高电路安全性。

提高线路检修技术水平。电力企业应注重提升检测人员技术水平，定期引进新的电路检修技术或设备，提高实际的运维效率。电力企业可以将智能技术引入到电路运维检修中，利用智能识别手段，准确识别并定位故障区域，并提供相应的维修处理方案，提高实际的运维效率。

设立监管部门，为降低人为损坏对电路带来的影响，应设置专门的监督管理部门，分别负责不同线路的检查和监督工作，及时做好电路安全保护相关知识宣传，同时严格监管破坏和盗窃电路等不法行为，保持电路运行的稳定性。

5 结语

在架空电路运维与检修的过程中，相关运维管理人员应采取恰当的故障定位方式，并合理判断电路故障的原因及实际影响情况，科学制定合理的维修管理方案，以保障架空电路的正常运行。电力企业应该重视提升维修人员的技术水平，强化故障预防管理，降低电路故障带来的损失和不良影响，促进供电企业的长远发展。