浅析输电线路常见事故原因及检修预防方法

摘要：输电线路是电网的基本组成部分，由于其分布范围广，常面临各种复杂地理环境的影响，当不利环境条件导致线路运行故障时就会直接影响线路的安全可靠运行，严重时甚至会造成大面积停电事故。架空输电线路的故障一直是困扰安全供电的一个难题，故障事故几乎占线路损耗以及成本的2/3或更多。结合我国目前架空输电线路出现故障的种类，从检修方法研究现状入手，通过对比分析提出有效的故障检修方法改进措施，降低线路的故障率，提高供电的可靠性。

关键词：输电线路；事故；状态检修；预防

作者简介：马键（1992-），男，河南南阳人，三峡大学电气与新能源学院本科生。（湖北 宜昌 443002）

基金项目：本文系三峡大学“求索”大学生创新活动计划基金项目的研究成果。

中图分类号：TM726 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2014）03-0258-02

输电线路是输电网的重要组成部分，在电网中的地位尤为突出，成为电网安全、经济、可靠运行的保障。送电线路的任务是输送电能，实现电力系统间的功率传递。但由于实际情况限制，送电线路一般架设在荒郊野外，覆盖面较广，地质条件和气象条件复杂多变，容易受到自然环境变化、人为活动和动植物危害等不可预测的破坏，由此引起的线路故障成多发态势。因此，要搜集平时的故障信息并进行分析，根据具体情况提出相应的防治措施，保证送电线路的安全高效运行。

一、线路故障

1.常见线路故障分类

电力线路是电力系统的命脉，它担负着电能传输的重任。同时，它又是电力系统中最容易发生故障的环节。力线路故障类型如下：

线路事故是指由于各种原因引起线路供电的突然中断，事故出现后只有首先找到事故点并确定事故类型，才能找出事故原因并采取抢修措施，恢复供电线路的正常运行，并防止以后发生类似的事故。

输电线路故障常见的有输电线路风偏闪络故障、雷击跳闸、雷击断股、线路覆冰故障、线路污闪、线路外力破坏故障、线路鸟害故障等等。[1]

2.常见线路故障的型式及其特征

（1）鸟类对线路的主要危害。鸟类筑巢：春季鸟类开始在输电线路杆塔上筑巢所用的树枝在阴雨天气时，杆塔上的鸟巢被风吹散掉落在带电导线或悬瓶上，树枝接触导线（或靠近导线）而发生短路接地事故。

鸟类飞行：鸟儿飞行时口叼树枝、铁丝、柴草等物飞行。当它们在线路上空往返飞行时，铁丝、杂草等物落在杆塔横担、悬垂绝缘子均压环上时或穿越靠近杆塔构件与导线绝缘间隙时，会造成线路故障。

鸟粪闪络：部分鸟类虽不在杆塔上筑窝，但栖息在杆塔横担上，所排粪便污染绝缘子，在空气潮湿、大雾情况下易发生闪络事故。

（2）雷击跳闸。架空输电线路中常见的过电压有两种：第一种是架空线路上的感应过电压，即雷击发生在架空线路的附近，通过电磁感应在输电线路上产生的过电压；第二种是直击雷过电压，即雷电直接打在避雷线或是导线上时产生的过电压。

雷击跳闸往往引起绝缘子闪络放电，造成绝缘子表面存在闪络放电痕迹。一般来说，绝缘子发生雷击放电后，铁件上有熔化痕迹，瓷质绝缘子表面烧伤脱落，玻璃绝缘子的玻璃体表面存在网状裂纹。

雷电活动是一个复杂的大气活动过程，雷害是影响输电线路安全的重要因素，雷击跳闸多年来一直位居线路故障的首位。随着科学技术的不断发展，防雷方法和措施不断涌现、完善。[2]

（3）线路覆冰故障。线路覆冰是受微气象、微地形及温度、湿度、冷暖空气对流、环流以及风等因素影响的综合物理现象。按冰的形成机理，覆冰可分为降冰覆冰、云中覆冰、凝华覆冰。

覆冰对线路的危害有过负荷、覆冰舞动和脱冰跳跃、绝缘子冰闪，会造成杆塔变形、倒塔、导线断股、金具和绝缘子损坏、绝缘子闪络等事故。

（4）线路污闪。输电线路绝缘子要求在大气过电压、内部过电压和长期运行电压下均能可靠运行。但沉积在绝缘子表面上的污秽在雾、露、毛毛雨、融冰、融雪等恶劣气象条件的作用下，将使绝缘子的电气强度大大降低，从而使得输电线路在运行电压下发生污秽闪络事故。

绝缘子表面沉积的污秽既取决于当地大气环境的污染水平（包括远方传送来的污染），也受当时大气条件的影响（风力、降雨、降雪等）。此外，还与绝缘子自身形状、尺寸、安装方式、表面光洁度等有着密切的关系。

（5）线路外力破坏故障。外力破坏故障主要由违章施工作业，盗窃、破坏电力设施、房障（树障、交叉）跨越公路、在输电线路下焚烧农作物、山林失火及漂浮物（如放风筝、气球、白色垃圾）等造成。

针对外力破坏的主要原因，有必要进行具体的故障分析，提出有效可行的防治措施，以保证输电线路的安全运行。

二、常见故障的检修方法

1.现有的故障检修方法

检修是指根据线路巡视、检查及测量等工作中发现的问题，所进行的消除设备缺陷、提高设备健康水平、保证电网安全可靠供电、事故预防等工作。检修的方式可分为停电检修和带电检修。送电线路的检修一般可分为日常性维护、大修（技改）和事故抢修。检修方法主要有以下6种[3]：

（1）间接作业法：间接作业法是指人体处于地（零）电位上使用绝缘子工具间接接触设备的作业方法。

（2）等电位作业法：和地电位作业法原理一样，只是人体和带电体之间的绝缘换到人体与地之间的绝缘，同样保证人体内不流过1mA的交流电流。

（3）中间电位法：中间电位法的作业方式可以表现为接地体绝缘体1人体绝缘体2带电体。

（4）分相检修法：在10～66kV中性点不接地系统中，把检修相设备强行接地，从而使该相设备的电位从相电压降低到零，只能适用短时间可完成的工作项目。

（5）绝缘作业法：此法本质上属于中间电位法，采用周密包围人体的绝缘措施后，人体与带电体、接地体空气间隙已降为次要作用。

（6）带电水冲洗：是防止设备污闪的有效措施，也是带电作业中使用面广、工作量最大的工作之一。带电水冲洗按主绝缘分有的以水柱做主绝缘，也有依靠组合绝缘（水柱价一段绝缘杆）为主绝缘。

2.新式故障检修技术的展望

新式故障检修技术具有规模化、实时化和快速化的特点，实行状态检修是目前实施输电线路状态检修工作的新思路。

现阶段电网公司的电气设备检修实行以计划检修为主，计划检修与状态检修相结合，逐步向状态检修过渡的检修模式。随着电网结构的扩延和城乡电网改造力度的增大，电力安装、检修、运行维护及其技术管理的工作量一直十分巨大，设备检修安装人员常处于数量不足和工作十分疲惫的状态。设备的定期检修、到期必修方式、与数量庞大设备的检修工作量之间的矛盾，与企业实现减人增效提高经济效益之间的矛盾，与大部分设备良好健康状态之间的矛盾越来越突出，导致了设备健康水平不高，供电可靠性受到威胁。因此拓宽故障检修的新思路势在必行，实行状态检修势在必行，具有重要的意义。

3.状态检修检测系统的分类与功能

状态检修系统主要由信号变送、信号处理、数据采集、信号处理、数据采集和诊断等单元组成，按其使用场所可分为便携式和固定式，对输电线路的运行情况进行监测，其各系统的工作原理与功能如下：

（1）电容型设备在线检测系统。电力系统中高压电力设备的特点是高压端对地有较大的等值电容，对电容型绝缘设备，通过对其介电特性的检测，可发现尚处于早期发展阶段的缺陷。而反映介电特性的参数有介质损耗角tanδ、电容值Cx和电流I。电容型设备各参数的在线检测方法如下：

（2）避雷器在线检测系统。我国目前主要使用的避雷器是氧化锌避雷器，主要得益于氧化锌良好的非伏安特性曲线。一般情况下主要通过兆欧表测量避雷器的绝缘电阻，初步检查避雷器是否受潮，而避雷器的红外检测能够在不停电、不取样、不解体的情况下快速实现在线监测。[4]

红外检测主要通过对比正常工作状态下和故障情况下发热量的多少和热像特征从而对避雷器故障作出判断，其主要在线监测方法主要有3种：全电流在线监测；补偿法测量阻性电流；谐波法测量阻性电流取MOA的样电流信号，同时不必断开MOA的接地引下线。

（3）GIS在线检测系统。GIS障指以SF6作为绝缘介质的气体绝缘金属封闭开关设备，由于GIS设备一般封闭在金属外壳中，体积小，比较紧凑，对故障进行定位较难，而GIS的内部故障以绝缘故的比例为多，且大多数后果严重。

而GIS设备在出现故障时产生局部放电现象时一般产生SF6气体，成为监测绝缘故障的主要项目；同时局部放电会在外壳上产生流动电磁波，让外壳产生机械振动。伴随着局部放电出现的物理和化学变化是监测的主要依据，目前普遍采用电气法和振动法来在线监测局部放电，从而实现对GIS的在线监测。

（4）绝缘子在线检测系统。高压绝缘子主要在电力系统或电气设备中将不同电位的导体在机械上固定起来。而绝缘子在运输过程可能因碰撞产生划痕，在运行过程中可能由于雷击而破碎或损伤，也可能因为外部原因和线路短路器继电保护拒动作越级跳闸造成。通过状态检修及时查出问题，排除隐患，提高供电系统的可靠性。

绝缘子的监测主要是监测电压的分布方法，电压检测早期大多采用短路叉、火花间隙或小型静电电压表等方法。近年来国内外不断探索在线监测电压分布和不良绝缘子的新方法，主要有自爬式不良绝缘子检测器、电晕脉冲式检测器、电子光学探测器和红外热像仪检测法等。

（5）输电线路在线检测系统。输电线路状态巡视是在线监测的一种科学方式，是根据架空输电线路的实际情况和运行经验动态确定线路巡视周期的巡视。开展状态巡视可以使巡视过程有的放矢，真正做到“该巡必巡，巡必巡好”。该系统主要由线路维护人员管理，常见的线路状态监测工作如下：

1）瓷质绝缘子零值测试、接地电阻测量、导地线弧垂测量、交叉跨越测量、导线连接点、红外温度和绝缘子附盐值测量等。

2）对线路故障进行快速定位，大致确定跳闸或故障的大致区间。

3）建立雷电预测定位系统，快速确定雷击线路方位。

4）对线路沿边的动植物对导线距离进行记录，分析季节性生长规律，确定清理时间。

三、结论

随着我国社会经济的发展，架空输电线路的运行情况也变得日益复杂，这是当前从事线路设计与维护的相关工作人员所面临的新的挑战，实施状态检修是时展的要求。作为目前电气设备状态检修的重要手段，对设备运行状态评估所需检测技术还没有达到较为完善的水平，特别是在线监测的技术或装置等尚处于试点、探索、积累经验的重要阶段。[5]

虽然目前大面积实行状态检修制度还有一定的困难，但相对计划检修具有无可比拟的优越性，有利于提高生产技术管理人员技术水平，提高设备运行稳定性，降低设备检修费用，提高社会效益。随着技术的不断进步，相信实施状态检修制度必将实现，将会有效降低输电线路事故概率，极大提高电力系统的安全、经济、稳定运行水平，并对电力企业的社会效益和经济效益产生深远影响。

参考文献：

[1]李光辉，高虹亮.架空输电线路运行与检修[M].北京：中国三峡出版社，2000.

[2]王清葵.送电线路运行与检修[M].北京：中国电力出版社，2003.

[3]孟遂民，李光辉.架空输电线路设计 [M].北京：中国电力出版社，2010.

[4]陈雄波，孟遂民等.基于GIS的输电线路运行管理系统数据库设计[J].电力建设，2005，26（8）：65-68.

[5]唐波，孟遂民，等.输电线路地理信息系统数据库的设计与研究[J].三峡大学学报（自然科学版），2006，28（2）：141-143.