输电线路防外力破坏警示装置的研制及应用

摘要：本文对输电设备受外力破坏引起的故障事件进行汇总分析，根据声光及电磁感应原理设计并研制出具有报警功能的防外力破坏警示装置，通过现场应用有效的预防和降低了输电线路故障率，确保电力设备的安全可靠运行，从一定程度上提高了输电线路智能化运行水平。

关键词：输电线路；外力破坏；线路故障；警示装置

Abstract: The transmission equipment failure caused by external damage pooled analysis of events, based on sound and light and electromagnetic induction principle designed and developed with alarm function against external damage warning device, through on-site application of effective prevention and reducing the transmission line fault rate, to ensure safe and reliable operation of electrical equipment, to some extent, improve the level of transmission line intelligent operation.

Keywords: transmission line; external damage; line fault; warning device

中图分类号：U463.68

近年来，随着输变电设备的快速发展，电网规模越来越大，输电线路路径长、区域跨度大，点多面广，且不同电压等级的输电线路相互交错，而且跨越公路、铁路（含高铁）、工农业及居民建筑等，运行环境错综复杂，同时伴随着社会经济的高速增长，输电线路走廊内树木、建筑、道路及采石挖矿等引起的对输电线路外力破坏造成的故障量不断增大，因此，作为输电线路的运行维护单位，有必要研究和开发一种能够设定距离运行导线垂直安全距离的警示装置来解决这一问题，避免外力破坏对线路运行的影响，来有效的减少外力破坏带来的故障率，确保电网的安全稳定运行，避免造成重大社会经济损失。

一、 输电线路外力破坏引起故障的基本情况及原因分析

根据影响输电线路正常运行因素的分析，输电设备故障一般分为两大类型：设备本体故障；设备外部故障。设备本体故障主要包括由导地线断裂、绝缘子老化、螺栓松脱等设备本身原因造成的线路跳闸故障；设备外部故障主要有雷击、鸟害、风偏等自然因素及线下施工作业、房屋兴建、防护区内种植树木、线下公路大型车辆通过、杆塔周边取土以及对电力设施的盗窃等引起的线路跳闸故障。[1]当前影响保定地区输电设备掉闸量快速上升的主要因素为外力破坏（线下或防护区内施工）。通过对保定地区2009-2011年度所辖线路掉闸类型统计分析（见表1），2009年外力破坏为12次，占跳闸总数的36%；2010年为16次，占跳闸总数的42%；2011年为19次，占跳闸总数的46%。外力破坏尤其是线下机械作业、大型车辆对运行导线的安全距离不满足等引起的故障成为故障掉闸的主要原因。避免或减少此类故障的发生，成为设备管理部门需要重点解决的问题。

表1保定地区2009-2011年度所辖线路掉闸类型统计

分析其原因主要有：

（1）保定所辖110-220KV输电线路近三年以每年500公里及以上速度增加，2012年已接近4900多公里，线路维护半径120km，分布在4区及22县市，电力设施的保护及设备的维护存在很大困难。

（2）近年来保定地区尤其是市区及周边结合三年大变样、南水北调工程、保定市大水系建设及配套安置工程及高铁建设工程等基础设施建设的全面铺开，各种大型机械、吊车等设备大量分布在输电线路走廊附近施工，因施工过程中机械与输电线路安全距离不足以及施工人员电力常识匮乏而盲目操作是其主要外部原因。

（3）新建及切改线路路经大量跨越树木、建筑物，由于不能得到大多数物主或业主的理解和支持，使线下树木、建筑等在投运前不能及时砍伐或拆除，所形成的安全隐患得不到切实解决，为日后设备正常运行埋下故障隐患。

（4）偏远空旷地带电力设施盗窃时有发生，出现诸如拉线棒丢失（如2010年110kV花遂线023-031号），铁塔塔材被盗（如2012年110kV前七线8基1300块角铁丢失）等有预谋、有组织并且有专业工器具的团伙作案，这类案件易引起倒杆断线等重特大事故，对输电线路安全运行构成严重威胁。

二、输电线路防外力破坏警示装置的研制及应用

针对上述问题我们通常加大《电力法》及《电力设施保护条例》相关条款的宣传力度，并依靠各级政府，制止违章施工现象的发生，控制线路保护区内违章建筑的兴建，依法打击盗窃等破坏电力设施行为；同时输电设备管理部门建立和完善电力设施保护体制，加强日常巡视工作的针对性和计划性，实现护电机制常态运转[2]，除此之外，本文着重运用新技术手段，来做到关口前移，事前预防，事前控制，将外力破坏尤其是施工引起的线路故障隐患消灭在萌芽状态，降低或控制输电线路故障率。

输电线路防外力破坏警示装置的应用主要由输电线路交叉跨越管理信息系统、警示装置及管理系统等几部分构成。

输电线路交叉跨越管理信息系统主要为警示装置的安装提供基础台账和依据，以输电线路状态巡视管理模式为保障，对所辖设备分区域、分人员结构情况划分，突出重点线路、区段，尤其是对已发生外力破坏事故的交跨点如高铁、铁路、高速公路及路宽7.5米以上公路等进行密集巡视，结合工区树障管理系统、设备健康台帐等对其功能进行扩展，建立35-220kV输电线路交叉跨越管理系统模块，以便于基础数据的动态管理，为输电线路安全距离警示装置的应用提供数据支持和保障。（见图1输电线路交叉跨越管理信息系统）

图1输电线路交叉跨越管理信息系统

输电线路警示装置通过电流互感器从带电运行的高压输电线取电为警示器提供电源，利用集高压线路取电技术、抗干扰技术、微电子技术等功能整合而成新型高压警示装置，输电线路警示装置配置LED红色闪烁灯光，100米外即可发现，24小时不间断发出线路警示信号，当运动物体接近声光报警感应器5米范围内，警示装置发出刺耳的警笛声，使得输电线路保护区内或附近施工车辆、人员及早发现导线，同时，对不足安全距离的情况实时发出预警，从而预防和减免了因施工工器具触碰导线引起线路掉闸事故的发生，也确保了施工人员及导线下方过往车辆安全。

输电线路警示装置的后期管理主要是根据现场安装数量、型号、位置等建立台帐管理，根据巡视人员及时上报的设备运行情况以及所在交跨区域重要性的变更，对报警装置进行动态安装，将其应用到需要的输电线路上，在保证线路安全运行警示功能的同时，实现有限的警示设备使用率最大化，降低成本、提高效率。

三、输电线路防外力破坏警示装置应用实例及效果分析

通过对110KV-220kV不同电压等级导线进行分类，警示装置分别设计出LGJ185、LGJ240、LGJ300、LGJ400等不同凹槽直径来适应不同型号导线的安装要求，同时，因警示装置直接装于导线，因此对警示装置体积进行了导线风偏计算，在确保其基本功能的前提下，尽量减小其直径，避免导线风偏可能引发的设备故障[3]。

另外，输电线路警示装置安装简易，可停电或者带电安装，减少线路停电次数保障了线路运行可靠性，且维护方便、成本低廉，具备防腐、防锈、防水、防尘，能够适应雨雪等复杂气候环境。

自2011年10月至2012年4月期间，根据输电线路交叉跨越管理信息系统数据，我们在保定地区重点施工区域、公路跨越区等位置分别安装了39台次警示装置（见表2保定地区输电线路警示装置安装位置列表及见图2输电线路警示装置安装实例图），有效的预防了外力施工对设备造成的故障，同时，外部施工人员也积极反馈，通过警示报警实时的预防了作业人员的人身安全，线路故障率得到了有效的控制，从技术上实现了输电线路的本质安全化。

表2 保定地区输电线路警示装置安装位置列表

见图2输电线路警示装置安装实例图

四、小结

（1）本文对近几年保定地区输电线路故障掉闸类型及相关数据进行了统计，尤其是对外力破坏因素进行了重点分析，提出应用输电线路警示装置这一技术手段来预防和控制施工建设等对线路造成故障掉闸量，保证了输电线路线下车辆及人员的安全通过，减少人身及财产的伤亡事故。

（2）输电线路警示装置主要由输电线路交叉跨越管理信息系统、警示装置及管理系统等几部分构成，核心部分是应用高压线路取电技术、抗干扰技术、微电子技术等原理研制的警示装置本体，在今后的应用中仍需进一步的改进，以适应输电设备防外力破坏的需要。

（3）防外力破坏输电线路警示装置的应用，在一定程度上缓解了输电线路不断增长与维护人员不足的客观矛盾。

（4）防外力破坏事故牵涉面广，是一项长期复杂的工程，需要将管理措施和技术手段紧密结合，双管齐下，将地方政府的支持、电力设施保护宣传、管理体制的完善等相结合，形成合力，才能有效的增强电力设施抵御外界风险的能力。

参考文献：

[1]DL/T741-2010《架空输电线路运行规程》[G].国家能源局。2010年05月24日.

[2]杨力.《架空输配电线路路检修手册》[G].中国水利电力出版社，2010年06月第一版.

[3]《国家电网公司电力安全工作规程》线路部分[G]. 国家电网公司，2009年7

月6日.