架空输电线路常见故障分析与防范措施

架空输电线路常见故障分析与防范措施
摘要:对近几年广东阳山地区35kV和110kV架空输电线路的常见故障进行分类举例和分析,并从设计、施工、运行三个阶段对架空输电线路的反事故措施进行探讨,以提高35kV和110kV架空输电线路的安全稳定运行水平,提高供电可靠性。
关键字: 输电线路 故障分析 接地 措施
近几年,架空输电线路故障时有发生,造成大面积停电,极大地影响用电户的正常生产和生活。现就35kV和110kV架空输电线路的常见故障进行分析,并对35kV和110kV架空输电线路故障防范措施进行探讨,以提高电网安全稳定运行水平,提高供电可靠性。
1 35kV和110kV架空输电线路基本情况
1.1 地理位置,气候条件
阳山县位于粤北,属于山区,80%为山地,森林覆盖面积大,气温冬冷夏凉,空气清新,属亚热带山区型气候。
1.2 线路功能,运行特点
35kV和110kV架空输电线路主要起着连接各发电站和变电站使系统联网,输送电能的作用,是阳山县域电网主干道,电力大动脉。阳山电网结构薄弱,部分线路残旧并且采用的是钢筋混凝土杆,7条35kV线路运行年限接近30年,其中一条110kV和两条35kV线路运行年限超过40年,输电线路主要架设在连绵起伏的山上,线路长,跨越范围广,基本贯穿全县各个乡镇。
1.3 电网建设与故障防范形势
随着经济社会发展,电力需求不断增加,35kV和110kV线路逐步大幅度改造,电网结构在不断改进。至2010年年底35kV和110kV 输电线路全长由2009年的390.907增加到433.927公里,110kV网构达到N-1要求。
预计“十二五”结束,35kV输电线路混凝土杆全部换为铁塔,35kV网构达到N-1要求,输电线路全长超过500公里,输电线路故障防范面临更多挑战。
2 35kV和110kV架空输电线路常见故障及典型事例
2008年年初至2011年3月阳山地区架空输电线路接地故障较多,综合这段时间实际情况来看,主要有线路结冰、雷击、大风、设施质量、设施被盗、树木触线等六个方面的原因,以下就六个方面进行典型故障举例:
2.1 线路结冰严重,杆塔失稳
2008年年初,阳山地区输电线路普遍结冰,地势较高输电线路严重结冰,35kV官大线倒杆3座、35kV黎大线倒杆7座、35kV黄燕线6座、35kV太杨线倒杆6座和110kV阳电线倒杆塔28座和出现不同程度断横担、断线现象。
2.2 雷击瓷瓶爆裂,线路跳闸
2010年5月20日,35kV城黄线黄屋分线#55杆,因雷击造成C相瓷瓶爆裂1片,线路跳闸。
2010年9月12日,35kV城水线,因雷击造成#60杆B相、#62杆A、C相、#64杆A、C相、#65杆B、C相、#68杆B相瓷瓶爆裂,线路跳闸。
2.3 风吹杂物触线,单相接地
2010年8月5日,阳山局对110kV阳浛线查线发现有龙卷风将青竹竿吹上#18杆导线上,青竹竿挂在导线上对拉线距离不够产生火花放电,跳闸后发现竹竿有烧焦痕迹。
2.4 瓷瓶质量偏低,钢帽破裂
2010年1月20日,35kV七杜线#21杆(耐张杆)中相靠近#22杆侧单绝缘子串由于钢帽破裂脱落,导线失去一个悬挂点,档距内导线增长,#21杆与#22杆之间导线弧垂增大,导线接触拉线接地跳闸。
2010年8月31日35kV水顺线#32杆A相绝缘子钢帽爆裂导线跌落,#31与#33杆悬挂导线,导线弧垂大幅增加,对地安全距离严重不足。
2.5 拉线塔材被盗,倒杆断线
2009年12月15日,35kV七杜线#51、#52杆两座直线杆由于线路拉线UT线夹全部被盗,电杆失去支撑倒塌,造成线路跳闸,供电中断。
2.6 线行树木过高,触及导线
2009年7月份,35kV官大线由于线行保护区内,村民砍伐树木,树木倾倒后压线,导致线路跳闸。
2009年11月,代管110kV阳电乙线(现已全线改造,更名为110kV阳贵线 )由于长期无人巡视和维护,线行下大量树木生长高度超过导线,11月17日,发生一起因树木与导线安全距离不够而引起接地跳闸。
2010年5月份,35kV青江线,线行保护区内山体滑坡,树木倾倒压线,导致线路跳闸。
3 35kV和110kV架空输电线路故障原因分析
从以上实际事例来看,部分输电线路故障的产生并不是后期运行所能完全控制的,线路规划设计、建设施工与后期运行管理有紧密联系,故障的防范不能单一从后期运行来考虑。下面对输电线路故障主要从线路本身设计、线路施工、外部自然环境影响和人为外力破坏等因素进行分类分析。
3.1结冰严重,倒杆断线
输电线路覆冰是处在冰区线路冬季经常会面临的考验。在低温冰冻天气,线路结冰容易引起杆上两侧导线结冰产生不平衡张力,在杆和拉线盘的埋深不够的情况下,难以抵制不平衡张力即易出现倒杆,若不平衡张力先超出导线或拉线承受能力,导线或拉线先行断掉。其根本原因是线路实际运行年限超出输电线路的设计运行年限,以及实际覆冰厚度超出设计覆冰厚度。输电线路设计覆冰厚度是线路设计工作必须考虑的重要项目。
3.2 雷击线路,线路跳闸
雷击线路造成线路跳闸是夏季线路跳闸的主要原因。阳山由于日照时间长,气候潮湿,雷电活动频繁,平均雷暴日数为76,输电线路多架设于崇山峻岭,并且杆塔将导线撑起离地面数十米高空,纵横延伸,是线路易受雷击的直接原因。当雷电流沿雷电通道对主线路放电时,其幅值高达上百千安,若杆塔接地电阻过高,则雷电流不能有效泄导入大地,反而使塔顶电位升高,对线路进行反击,此时,若线路绝缘子与空气间隙的冲击耐受电压小于反击时的冲击电压,线路绝缘将于瞬间被击穿,线路将发生单相接地或两相短路故障,线路跳闸。
3.3 大风天气,异物触线
风吹异物导致输电线路跳闸,是危害电网安全稳定的一大因素。主要原因是输电线路保护区内环境不断恶化,一方面是保护区内树枝,经风吹脱落或折断,挂上导线,引起接地跳闸;另一方面,大量体积或长度大,重量轻的物体,包括磁带条、锡箔纸、广告条幅等废弃物在线路保护区附近随意堆放,大风来临,极易成为漂浮物,挂上导线后,引起线路接地。
3.4 质量不符,引起跳闸
输电线路由于质量问题引起线路故障的情况并不少见,引起线路设施质量问题的原因主要有,一是输电线路本身设计的不合理;二是输电线路运行时间长,机械强度和绝缘强度降低;三是工程建设过程中采用的设备本身质量存在问题;四是施工过程中,施工工艺存在问题,没有安装好,对好位,容易疲劳损坏;五是施工或冰灾过程中,设备设施由于碰撞和超允许荷载等,造成了隐性伤害。
3.5 设施被盗,倒杆接地
近年来,由于偷盗输电线路UT线夹、拉线、杆塔构件等电力设施的现象屡屡发生,造成了
巨大损失。同时,由于UT线夹、拉棒和塔材是等金属构件是线路重要部件,拉棒、UT线夹和塔材,甚至螺丝的缺失都有可能导致线路倒杆倒塔,线路的运行都会因为这些部件的缺失而失去稳定,对电网的安全稳定运行构成了极大威胁。究其原因,一是电力防盗设施不够完善,防盗水平较低;二是社会风气不好,受利益驱使,不惜破坏公共财产和顾虑造成的不良后果;三是保护电力设施宣传力度不够,百姓对相关法律法规不了解,也不知道破坏电力设施造成的重大影响。
输电线路覆冰3.6 违章种植,树木近线
随着经济社会发展和林权制度改革,大面积的山地被承包,不断有大量违章种植的经济林在输电线路线行下及保护区内出现,例如生长周期短,速度快桉树的种植。线路树木是山区线路最直接的外部环境,树木在线路周围不断生长变化,特别是在高温天气和线路负荷较大时,导线弧垂较大,极易造成树木遇导线安全距离不够,引起线路跳闸的情况,输电线路安全运行因此面临严重威胁。
4 35kV和110kV架空输电线路故障防范措施
由于线路前期的设计、施工对后期的运行有着极大联系,对线路覆冰、雷雨大风、外力破坏、污闪、高温、重载、工程质量、树木过高等因素引起故障的防范,必须从线路设计、线路施工、线路运行三个阶段综合来抓,进而提高输电线路抵御各种灾害的能力。
4.1设计阶段
4.1.1 线路路径选择
根据运行经验,一是部分地区地势较高或在大风口,气温降低较快容易结冰,设计时应予以考虑并避开重冰区;二是避开多雷区;三是尽量减少高差较大或档距较大的设计。
4.1.2 提高线路抗冰防风设计强度
一是杆塔设计过程中要加大纵向不平衡张力取值;二是重要跨越(跨公路、跨河流等)和大档距、大高差跨越采取双联绝缘子串;三是设计覆冰厚度和最大设计风速的取值标准按30年一遇。
4.2施工阶段
4.2.1 做好工程施工现场监管工作

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