輸電線路運(yùn)行故障的分析與防治1.doc

安徽電氣工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院成人高等教育畢業(yè)論文 安徽電氣工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院成人高等教育畢業(yè)論文 題 目： 專 業(yè)： 班 級(jí)： 姓 名： 學(xué) 號(hào)： 指導(dǎo)教師： 二0 年 月 日安徽電氣工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院成人高等教育畢業(yè)論文摘要：為降低線路故障所引起的大面積停電事故的發(fā)生，在統(tǒng)計(jì)近年來高壓輸電線路跳閘率和運(yùn)行故障的基礎(chǔ)上，總結(jié)了引起故障和跳閘的原因。它包括雷擊、風(fēng)偏放電、外力破壞、鳥害等，總結(jié)了故障跳閘的主要特點(diǎn)和規(guī)律，從環(huán)境外因和線路內(nèi)因兩方面分析了引起故障的主要因素并提出了有效的針對(duì)性防治措施。關(guān)鍵詞：輸電線路；防雷措施；運(yùn)行故障；跳閘率I目錄緒論11雷擊21.1原因分析21.2防治措施22風(fēng)偏放電42.1原因分析42.2防治措施43鳥害53.1原因分析53.2防治措施54外力破壞64.1原因分析64.2防治措施6結(jié)論7參考文獻(xiàn)8II緒論輸電線路是電網(wǎng)的基本組成部分，由于其分布范圍廣，常面臨各種不同地理環(huán)境和氣候環(huán)境的影響，當(dāng)不利條件及組合足以導(dǎo)致線路故障時(shí)，就會(huì)影響線路的安全運(yùn)行，嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)纬纱竺娣e停電事故。近年來，國(guó)外發(fā)生的大面積停電事故有的就起緣于線路故障。因此，深入研究和分析輸電線路各類運(yùn)行故障的特點(diǎn)和機(jī)理，提出針對(duì)性的防治措施，對(duì)于增強(qiáng)電網(wǎng)抵御自然災(zāi)害的能力和提高安全運(yùn)行水平十分重要。截止2005年12月底，國(guó)網(wǎng)公司系統(tǒng)66kV架空輸電線路共17582條，總計(jì)長(zhǎng)度396551.132km。其中，750kV交流輸電線路1條，長(zhǎng)度140.705km；500kV交流輸電線路479條，長(zhǎng)度43699.65km；500kV直流輸電線路4條，長(zhǎng)度1722.4km；330kV線路171條，長(zhǎng)度13036km；220kV線路4570條，長(zhǎng)度144487.8km；110kV線路10501條，長(zhǎng)度166481.6km；66kV線路1857條，長(zhǎng)度26982.96km。2005年，66500kV線路共發(fā)生2450次跳閘，非計(jì)劃停運(yùn)次數(shù)941次。分析原因，仍以氣候環(huán)境引起跳閘的比例最大，尤以雷擊跳閘為主，高達(dá)926次，非計(jì)劃停運(yùn)285次。統(tǒng)計(jì)表明，66500kV線路跳閘原因依次為：雷擊、外力破壞、鳥害、覆冰舞動(dòng)、風(fēng)偏、污閃。線路非計(jì)劃停運(yùn)次數(shù)依次為：外力破壞、雷擊、覆冰舞動(dòng)、風(fēng)偏、鳥害、污閃。結(jié)合以上引起線路故障跳閘的主要原因，有必要分別總結(jié)其特點(diǎn)和規(guī)律，從環(huán)境外因和線路內(nèi)因兩方面分析引起線路故障的主要影響因素，并采取有效的針對(duì)性防治措施。11雷擊雷擊是引發(fā)線路跳閘的主要原因之一。2004年220500kV線路發(fā)生雷擊跳閘達(dá)716次；2005年220kV線路發(fā)生雷擊跳閘427次，其中500kV線路63次、330kV線路20次、220kV線路341次、500kV直流線路3次。1.1原因分析從線路氣候環(huán)境分析，雷電作用下輸電線路出現(xiàn)一定的雷擊跳閘難以避免。每一地區(qū)一般有一定的雷電活動(dòng)周期和規(guī)律，在高山、丘陵、江河湖泊叢橫，地形復(fù)雜的地區(qū)易形成雷云、暴雨天氣，在這些線路區(qū)段會(huì)出現(xiàn)易雷擊區(qū)、易雷擊帶和易雷擊點(diǎn)。如在該區(qū)段無有效防雷措施，則可能多發(fā)雷擊跳閘故障。從線路地理環(huán)境分析，部分地區(qū)土壤電阻率高，桿塔接地電阻偏大易引起反擊跳閘；山區(qū)線路導(dǎo)線易遭受雷電繞擊，山坡傾角使導(dǎo)線的暴露弧面增大，增加了雷電繞擊的概率，特別是對(duì)500kV線路，雷電繞擊已成為雷擊跳閘的主要影響因素。從線路本體分析，主要存在以下不足：(1)在線路設(shè)計(jì)方面，工程設(shè)計(jì)中雷電日的取值與實(shí)際情況不一定完全相符，一般來說，雷擊跳閘次數(shù)與雷暴日成正比，若設(shè)計(jì)所取的雷暴日較實(shí)際低，會(huì)造成輸電設(shè)備耐雷水平偏低；設(shè)計(jì)所需的雷電數(shù)據(jù)不足，目前設(shè)計(jì)所依據(jù)的主要雷電參數(shù)如雷電幅值和概率分布，主要依據(jù)個(gè)別地區(qū)長(zhǎng)期觀測(cè)后的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，與各地實(shí)際雷電活動(dòng)仍有相當(dāng)差異；過去設(shè)計(jì)中保護(hù)角的取值偏大，屏蔽保護(hù)有效性不夠，使實(shí)際運(yùn)行中繞擊率較高。(2)運(yùn)行維護(hù)方面，當(dāng)絕緣子串中存在零值或低值絕緣子未能及時(shí)檢出時(shí)，絕緣子串的閃絡(luò)電壓降低會(huì)導(dǎo)致耐雷水平低于設(shè)計(jì)值；部分地區(qū)為增加防污能力將瓷絕緣子換成合成絕緣子后，若均壓環(huán)之間的空氣間距較原設(shè)計(jì)減小也會(huì)導(dǎo)致耐雷水平降低；在長(zhǎng)期的運(yùn)行中，部分接地裝置出現(xiàn)腐蝕，嚴(yán)重的甚至爛斷，在這種情況下若遭受雷擊，則反擊跳閘率極高；另外，部分地區(qū)由于對(duì)某些雷擊故障的原因判斷不明，有些繞擊故障從抓反擊措施進(jìn)行治理，沒有做到對(duì)癥下藥。1.2防治措施首先應(yīng)做好基礎(chǔ)工作，通過雷電定位系統(tǒng)逐步積累每年的落雷分布、雷電流強(qiáng)度，并分析研究它們與線路跳閘率之間的內(nèi)在規(guī)律，逐步掌握雷擊與雷電流強(qiáng)度、地形、線路結(jié)構(gòu)的關(guān)系。結(jié)合歷年運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)和沿線地形、地貌、地質(zhì)、地勢(shì)，找出多雷區(qū)的易擊段和易擊桿塔，繪制電網(wǎng)雷電區(qū)域分布圖，因地制宜進(jìn)行防雷設(shè)計(jì)和采取綜合防雷措施；合理有效地采用耦合地線或旁路架空地線，架空地線側(cè)向預(yù)放電針、塔頂多針系統(tǒng)、可控放電避雷針、線路型避雷器等防2雷措施；還可加裝線路故障顯示器或磁鋼記錄器、避雷器動(dòng)作記錄儀等相應(yīng)的監(jiān)測(cè)裝置，使其有利于雷電流幅值的測(cè)定和雷擊故障后的判別。在確定線路的防雷方式及措施時(shí)，應(yīng)根據(jù)線路的重要程度、地形地貌的特點(diǎn)、雷電活動(dòng)的強(qiáng)弱、土壤電阻率的高低、已有的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)等，綜合分析并進(jìn)行經(jīng)濟(jì)技術(shù)比較，采取合適的防雷保護(hù)措施。常規(guī)的防雷保護(hù)措施主要有：(1)避雷線。其防雷保護(hù)作用有：對(duì)導(dǎo)線起屏蔽作用，防止雷直擊導(dǎo)線；對(duì)導(dǎo)線起耦合作用，降低感應(yīng)過電壓，從而減小絕緣子串上的電壓；對(duì)雷電流起分流作用，降低塔頂電位。為了提高避雷線對(duì)導(dǎo)線的屏蔽效果，減小繞擊率，避雷線對(duì)邊導(dǎo)線的保護(hù)角應(yīng)適當(dāng)減小。(2)降低桿塔接地電阻。當(dāng)桿塔接地電阻增大時(shí)，其耐雷水平呈指數(shù)規(guī)律下降，而雷擊跳閘率則按指數(shù)規(guī)律上升。降低桿塔接地電阻的方法主要有：充分利用架空線路的自然接地；外引接地裝置；深埋式接地極；填充電阻率較低的物質(zhì)。(3)加裝耦合地線。對(duì)于已經(jīng)架設(shè)了避雷線且經(jīng)常受雷害侵襲的桿段，若接地電阻受條件限制很難降低時(shí)，可在導(dǎo)線下方加裝耦合地線。(4)安裝線路避雷器。線路避雷器一般并聯(lián)于絕緣子串。當(dāng)雷擊輸電線路時(shí)，雷擊過電壓可能使線路避雷器的間隙擊穿。由于氧化鋅閥片的非線性特征將迅速切斷電弧，避免線路發(fā)生跳閘。(5)加裝桿塔拉線。由于桿塔拉線具有分流作用，同時(shí)又相當(dāng)于增大了桿塔的等效半徑，使桿塔波阻抗減小。其分流效果與拉線在桿塔上的連接位置及接地狀況有直接關(guān)系，拉線距塔頂越近，拉線的接地電阻越小，分流效果越好。32風(fēng)偏放電2004年，大風(fēng)導(dǎo)致的送電線路風(fēng)偏放電明顯增多，全網(wǎng)220500kV線路發(fā)生風(fēng)偏跳閘139次，造成事故57次，占線路總跳閘次數(shù)的76；2005年，220kV線路因強(qiáng)風(fēng)引發(fā)故障跳閘37次。這些都對(duì)系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行造成較大影響，這屬于惡劣氣候條件導(dǎo)致的自然災(zāi)害，也反映出部分線路自身抵御強(qiáng)風(fēng)的能力不足。2.1原因分析(1)局地強(qiáng)風(fēng)是導(dǎo)致線路放電的直接原因。根據(jù)氣象部門的報(bào)告和現(xiàn)場(chǎng)查詢，風(fēng)偏放電發(fā)生的區(qū)域一般均出現(xiàn)了少有的強(qiáng)風(fēng)，除臺(tái)風(fēng)、龍卷風(fēng)外，還有一種颮線風(fēng)。它是由高空冷空氣在所經(jīng)區(qū)域移動(dòng)較慢，與低空熱空氣在局部小范圍內(nèi)不斷交匯，形成中小尺度局部強(qiáng)對(duì)流所致，具有以下特征：常發(fā)生在局部區(qū)域，范圍為幾平方公里至十幾平方公里，空氣對(duì)流能量大，形成一定寬度的風(fēng)帶；風(fēng)力強(qiáng)勁，瞬時(shí)風(fēng)速30ms；生成快、消失快、陣發(fā)性強(qiáng)，持續(xù)時(shí)間數(shù)十min大多發(fā)生在6、7月；常伴有雷雨和冰雹。(2)暴雨導(dǎo)致空氣間隙的放電電壓降低。由于強(qiáng)風(fēng)常伴有暴雨，在強(qiáng)風(fēng)的作用下，暴雨會(huì)沿風(fēng)向形成定向性的間斷型水線。如果水線的定向與閃絡(luò)路徑成同一方向，將使間隙的放電電壓降低。發(fā)生放電時(shí)導(dǎo)線風(fēng)偏角會(huì)很大，空氣間隙明顯減小，且放電電壓較無雨、無冰雹時(shí)有一定程度的降低。(3)設(shè)計(jì)對(duì)惡劣氣象條件的估計(jì)不足。發(fā)生風(fēng)偏放電的線路，在設(shè)計(jì)中考慮的最大風(fēng)速大多為30ms，對(duì)局地微氣象區(qū)、強(qiáng)風(fēng)區(qū)等特殊區(qū)域的針對(duì)性不足，輸電線路風(fēng)偏跳閘主要是對(duì)塔身放電，其次是對(duì)周邊障礙物放電，對(duì)塔身放電所占比例偏高，故今后應(yīng)多研究特殊地形及微氣象區(qū)的塔型設(shè)計(jì)與選擇。2.2防治措施(1)優(yōu)化設(shè)計(jì)參數(shù)提高安全裕度。在線路設(shè)計(jì)階段應(yīng)高度重視微地形氣象資料的收集和區(qū)域的劃分，根據(jù)實(shí)際的微地形環(huán)境條件合理提高局部風(fēng)偏設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)；應(yīng)盡量避免在面向?qū)Ь€側(cè)的桿塔上安裝腳釘和其它突出物；在可能引發(fā)強(qiáng)風(fēng)的微地形地區(qū)，盡量采用“V”型串，可明顯改善風(fēng)偏造成的影響；在新建工程中為減少風(fēng)偏放電率，塔頭間隙按風(fēng)壓不均勻系數(shù)為075進(jìn)行校驗(yàn)；43鳥害2004年鳥害跳閘共134起，位居架空輸電線路跳閘的第4位；2005年，220kV線路因鳥類活動(dòng)導(dǎo)致跳閘151次，其中，500kV線路l1次、330kV線路15次、220kV線路125次。鳥害故障偶發(fā)性大，流動(dòng)性強(qiáng)，其發(fā)生區(qū)域的擴(kuò)大增加了線路安全運(yùn)行隱患。3.1原因分析(1)糞道閃絡(luò)。當(dāng)鳥在絕緣子懸掛點(diǎn)附近的橫擔(dān)上排便時(shí)，高電導(dǎo)率的鳥糞將短接部分空氣間隙，既使鳥糞并沒有貫通全部通道，也可能造成閃絡(luò)。由于線路電壓等級(jí)不同，故障的特點(diǎn)也有所不同。對(duì)于220kV電壓等級(jí)的線路，絕緣子串較短，高電導(dǎo)鳥糞可形成較長(zhǎng)的通道，使空氣間隙的有效絕緣長(zhǎng)度明顯減小，空間電場(chǎng)嚴(yán)重畸變，在帶電體與糞道末端之間的空氣間隙中放電。對(duì)于500kV電壓等級(jí)的線路，鳥糞通道所占的空氣間隙相對(duì)于整個(gè)絕緣子串比例較小，直接導(dǎo)致其余空氣間隙閃絡(luò)的概率較小。但是，如果絕緣子上已存有一定污穢，在潮濕氣候的作用下，由于絕緣子串絕緣水平降低，放電可能沿著“鳥糞通道一糞道末端與絕緣子串間的空氣間隙一絕緣子串表面”這一通道形成。(2)鳥糞污閃。在潮濕氣候和雨霧作用下，當(dāng)鳥糞染污絕緣子表面時(shí)，有可能形成沿絕緣子表面的閃絡(luò)。一般來說，在干燥的情況下，鳥糞并不會(huì)明顯降低絕緣子的閃絡(luò)電壓，而在潮濕的狀態(tài)下閃絡(luò)電壓與鳥糞的電導(dǎo)率、污穢面積、污穢路徑等有關(guān)。一般來說，如果鳥糞形成長(zhǎng)路徑的貫穿性污染則有可能造成污閃。3.2防治措施對(duì)鳥害故障的技術(shù)措施一般有防、驅(qū)兩種方式。在防止鳥糞形成放電通道方面，采取的技術(shù)措施有：采用大盤徑絕緣子；加裝防鳥糞擋板；安裝防鳥罩；安裝防鳥網(wǎng)；安裝鳥刺。 54外力破壞從近3年的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)來看，2003年66500kV線路因外力破壞發(fā)生跳閘641次，造成事故57次；2004年220500kV線路共跳閘244次，造成事故92次；2005年66500kV線路因外力破壞發(fā)生跳閘721次，造成事故366次。不論從總的跳閘次數(shù)還是造成事故的次數(shù)看，外力破壞造成的線路故障均較多，已嚴(yán)重威脅電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行。4.1原因分析輸電線路外力破壞故障的主要原因有：(1)違章施工作業(yè)。表現(xiàn)在一些單位和個(gè)人置電力設(shè)施安全不顧，在電力設(shè)施保護(hù)區(qū)內(nèi)盲目施工，有的撞斷桿塔，有的高空拋物，有的違章建房、種樹、修路、圍塘挖堰等，導(dǎo)致線路跳閘。(2)盜竊、破壞電力設(shè)施，危及電網(wǎng)安全。(3)輸電線路下焚燒農(nóng)作物、山林失火以及漂浮物(如放風(fēng)箏、氣球、白色垃圾)，導(dǎo)致線路跳閘。4.2防治措施電力設(shè)施覆蓋面廣，線路長(zhǎng)，遍布野外，在防外力破壞上存著很大的難度。需建立電力設(shè)施保護(hù)工作網(wǎng)絡(luò)，組織護(hù)線隊(duì)伍，明確責(zé)任，落實(shí)責(zé)任制，做好保護(hù)電力設(shè)施的宣傳；對(duì)易受外力損壞、破壞地段加強(qiáng)線路運(yùn)行巡視，加強(qiáng)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)督，定期輪訓(xùn)義務(wù)護(hù)線員，及時(shí)發(fā)現(xiàn)缺陷和保護(hù)電力設(shè)施；嚴(yán)厲打擊破壞電力設(shè)施的違法犯罪行為，利用法律手段進(jìn)一步加強(qiáng)對(duì)電力設(shè)施保護(hù)的執(zhí)法力度；研究各種防止電力設(shè)施被盜裝置，如防盜螺栓、金具、拉線等，并積極推動(dòng)新型無拉線桿塔，以及其它各類具有防盜功能的新材料、新技術(shù)的推廣應(yīng)用。6結(jié)論文中從雷擊、風(fēng)偏放電、外力破壞、鳥害等方面對(duì)故障跳閘的主要特點(diǎn)和規(guī)律進(jìn)行總結(jié)，從環(huán)境外因和線路內(nèi)因兩方面分析了引起故障的主要因素并提出了有效的針對(duì)性防治措施。在我們的日常的工作中，雷擊、風(fēng)偏放電、外力破壞、鳥害這幾個(gè)問題也是影響輸電線路運(yùn)行的最常見問題，對(duì)于雷擊問題，我們主要因地制宜進(jìn)行防雷設(shè)計(jì)和采取綜合防雷措施。對(duì)于風(fēng)偏放電問題，對(duì)于運(yùn)行中，對(duì)發(fā)生故障的耐張塔跳線和其它轉(zhuǎn)角較大的無跳線串的外角跳線主要加裝跳線絕緣子串和重錘，對(duì)發(fā)生故障的直線塔的絕緣子串加裝重錘。對(duì)于鳥害問題，安裝感應(yīng)電極板是我們最常用的方法，在絕緣子串靠橫擔(dān)處加裝一片或在絕緣子串中間各安裝多片大盤徑絕緣子，可起到防鳥害、防冰閃及增強(qiáng)防污能力的綜合作用。該法可減少由