跨區(qū)電網(wǎng)直流線路運行維護管理

1、跨區(qū)電網(wǎng)直流線路運行維護管理跨區(qū)電網(wǎng)直流線路運行維護管理2009年8月 陜西西安一、直流輸電的優(yōu)點和特性直流輸電應(yīng)用于電力系統(tǒng)已有半個世紀。與交流輸電相比，高壓直流輸電輸送容量大，距離遠，傳輸損耗低，節(jié)約占地走廊。目前世界上已投入運行余個直流輸電工程，在遠距離大容量輸電、海底電纜和地下電纜輸電以及電力系統(tǒng)非同步聯(lián)網(wǎng)工程中得到廣泛應(yīng)用。截至2008年底，跨區(qū)電網(wǎng)投運的500kV直流輸電線路有葛南，龍政，江城，宜華，天(生橋)-廣(東)，貴(州)-廣(東)一二回等7個超高壓直流輸電工程和靈寶直流背靠背工程。 輸送容量大。現(xiàn)在世界上已建成多項500kV送電3000MW的超高壓直流輸電工程。 送電距離

2、遠。世界上已有輸送距離達1700km的高壓直流輸電工程。我國的葛南（葛洲壩-上海南橋）直流輸電工程輸送距離為1052km，天廣（天生橋-廣東）、三常（三峽-常州）、三廣（三峽-廣東）、貴廣（貴州-廣東）等直流輸電工程輸送距離都接近1000km。 輸送功率的大小和方向可以快速控制和調(diào)節(jié)。 直流輸電的接入不會增加原有電力系統(tǒng)的短路電流容量，也不受系統(tǒng)穩(wěn)定極限的限制。 直流輸電可以充分利用線路走廊資源，其線路走廊寬度約為交流輸電線路的一半，且送電容量大，單位走廊寬度的送電功率約為交流的4倍。如直流500kV線路走廊寬度約為30m，送電容量達3000MW；而交流500kV線路走廊寬度為55m，送電容量

3、卻只有1000MW。 與交流線路不同，直流單極運行的任一極線路可以利用另一極線路導線(一端接地或不接地)作為回路，簡稱金屬回路，也可以利用大地或海水作為回路，簡稱大地回路。 直流輸電線路的一個極發(fā)生故障時，另一個極能繼續(xù)運行，并通過發(fā)揮過負荷能力，可保持輸送功率或減少輸送功率的損失。 直流系統(tǒng)本身配有調(diào)制功能，可以根據(jù)系統(tǒng)的要求做出反應(yīng)，對機電振蕩產(chǎn)生阻尼，阻尼低頻振蕩，提高電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定水平。 能夠通過換流站配置的無功功率控制進行系統(tǒng)的交流電壓調(diào)節(jié)。 在輸送功率和輸送距離相同的條件下，直流輸電架空線路的造價要比交流輸電線路低約20%30%。 大電網(wǎng)之間通過直流輸電互聯(lián)（如背靠背方式），2個

4、電網(wǎng)之間不會互相干擾和影響，必要時可以迅速進行功率交換。如背靠背直流工程靈寶直流輸電工程。二、直流輸電線路的典型性特征直流輸電線路與交流輸電線路相比，在機械結(jié)構(gòu)的設(shè)計和計算方面，并沒有顯著差別。但在電氣方面，則具有許多不同的特點，主要有以下三個方面的特征： 1. 電腐蝕效應(yīng)。直流輸電以大地或海水作回路時，會引起沿途金屬構(gòu)件的腐蝕，需要防護措施 。特別是接地引下線及地網(wǎng)易銹蝕，據(jù)統(tǒng)計地網(wǎng)運行5年后銹蝕20-30%，因此接地裝置防腐是直流線路運行管理工作的重點。 2.吸塵效應(yīng)。在直流電壓下，空氣中的帶電微粒會受到恒定方向電場力的作用被吸附到絕緣子表面，這就是直流的“靜電吸塵效應(yīng)”。由于它的作用，在

5、相同環(huán)境條件下，直流絕緣子表面積污量可比交流電壓下的大一倍以上。隨著污穢量的不斷增加，絕緣水平隨之下降，在一定天氣條件下就容易發(fā)生絕緣子的污穢閃絡(luò)。因此，由于直流輸電線路的這種技術(shù)特性，與交流輸電線路相比，其外絕緣特性更趨復雜，由此引起的污穢放電比交流的更為嚴重，直流線路的防污工作對于提高運行水平非常重要。 3.直流無過零問題。相比于交流系統(tǒng)，在直流系統(tǒng)中行波保護具有更明顯的優(yōu)越性。首先，在交流系統(tǒng)中，如果在電壓過零時刻（初相角為0）發(fā)生故障，則故障線路上沒有故障行波出現(xiàn)，保護存在動作死區(qū)；直流系統(tǒng)中不存在電壓相角，則無此限制。其次，交流系統(tǒng)中電壓、電流行波的傳輸受母線結(jié)構(gòu)變化的影響，并且需要

6、區(qū)分故障點傳播的行波和各母線的反射波以及透射波，難度較大；由于直流線路結(jié)構(gòu)簡單，也不存在上述問題。 三、直流線路故障原因分析及采取的措施直流線路故障原因分析及采取的措施（一）直流線路跳閘統(tǒng)計（一）直流線路跳閘統(tǒng)計 20032008年，葛南、龍政、江城和宜華直流輸電線路共發(fā)生178次跳閘，其中再啟動不成功引起直流單極閉鎖的有32次。近年來，直流線路年跳閘率在0.4次/百公里年左右，非停率在0.040.09次/百公里年之間。跳閘率和非停率較500kV交流線路偏高。（二）直流線路跳閘原因統(tǒng)計（二）直流線路跳閘原因統(tǒng)計 20032008年，跨區(qū)電網(wǎng)直流線路共發(fā)生178次故障跳閘，主要原因為雷擊、覆冰、

7、污閃、風偏、外破、鳥害六類。其中雷擊所引起得線路跳閘的比重最大，為52次，占總跳閘數(shù)的29.21%；覆冰跳閘49次，占27.53%；污閃跳閘44次，占24.72%；風偏故障跳閘14次，占7.87%；外破8次，占4.49%；鳥害故障跳閘5次，占2.81%；不明原因4次，占2.25%；金具斷裂2次，占1.12%。因此，加強跨區(qū)直流線路在防污、防雷、防冰、防風及防鳥（簡稱“五防”）等方面的治理運用，對降低故障率，切實提高500kV跨區(qū)直流線路的安全可用率顯得尤其重要。表1 直流線路跳閘原因餅侵分圖 1、雷擊閃絡(luò)故障、雷擊閃絡(luò)故障 近幾年來雷害問題日益突出，20032008年500kV跨區(qū)電網(wǎng)直流線路

8、共發(fā)生52次雷擊跳閘，占總跳閘次數(shù)的29.71%（為各類跳閘原因之首）。分析認為，雷害的問題主要有如下特點： a、直流正極性側(cè)線路易遭受繞雷擊。造成繞擊線路跳閘的雷電流多為負極性雷，直流正極性線路由于其引雷效應(yīng)，較負極性線路更易遭受繞擊雷造成線路跳閘。 （三）直流線路故障原因分析及采取的措施（三）直流線路故障原因分析及采取的措施 b、雷電繞擊是500kV線路發(fā)生雷擊跳閘的主要原因。從雷電定位系統(tǒng)測量數(shù)據(jù)統(tǒng)計顯示，導致跳閘的絕大部分的雷擊電流強度不大，一般在30千安以下；山區(qū)雷害較多，山區(qū)受地理環(huán)境的影響（海拔高、土壤電阻率普遍較大，降低接地電阻難度大），易發(fā)生雷電繞擊導線。 c、反擊雷仍然存在

9、。仍存在部分雷電流幅值超標情況。如07年4月份龍政線（湖北段）610桿塔雷擊故障雷電流幅值為331kA，遠超過設(shè)計的耐雷水平，防雷電反擊問題也不容忽視。d、近年來雷暴活動逐漸頻繁。近期運行情況表明湖北段線路故障大部分發(fā)生在宜昌三峽出線的山區(qū)，雷電活動較以前頻繁；江城線廣東段每年的雷暴日均要超出設(shè)計的60個雷暴日，雷電活動頻繁。采取的防范措施：采取的防范措施： 一是利用雷電定位系統(tǒng)，對線路雷電活動進行統(tǒng)計與分析，并根據(jù)實際運行情況，制定防雷治理區(qū)段（或雷電活動頻繁區(qū)域）。對雷電活動頻繁區(qū)域線路，縮短接地電阻的檢測周期，發(fā)現(xiàn)接地電阻超標的桿塔，立即改造。 二是加大地網(wǎng)改造力度、降低桿塔的接地電阻。

10、堅持做好桿塔接地電阻測量和維護工作，加大對老線路地網(wǎng)更換改造力度，對山區(qū)線路接地爬坡進行改造，通過重新加固接地爬坡，回填土壤降低線路接地電阻，保證在每年的雷雨季節(jié)前接地電阻值符合運行規(guī)程要求。 三是山區(qū)多雷區(qū)安裝防繞擊避雷針和可控避雷針，提高線路的防雷效果。 四是從源頭開始抓起，在設(shè)計上提高線路的耐雷水平。如降低山區(qū)桿塔的接地電阻，采用負保護角提高防繞擊雷的能力。通過多年的滾動治理，取得了明顯的效果。2、絕緣子污穢閃絡(luò)故障 隨著葛南線、龍政線、江城線和宜華線的先后投運，絕緣子污穢閃絡(luò)屢有發(fā)生。尤其以2005年發(fā)生的次數(shù)最多，高達22次，且時間段多集中在冬春季節(jié)（11月底至2月份）。經(jīng)統(tǒng)計分析直

11、流絕緣子發(fā)生污閃的主要原因有三： 一是由于直流線路吸附效應(yīng)積污強，同時直流瓷質(zhì)和玻璃絕緣子自潔性能較低（特別是耐張水平串四聯(lián)絕緣子下串積污嚴重，且多串相應(yīng)污閃概率較大），較長時間持續(xù)干旱（或冬旱）無雨突遇低溫濃霧惡劣氣候易引起污閃。 二是隨著工業(yè)化的高速發(fā)展，污染程度逐步嚴重。 三是設(shè)計絕緣配置裕度偏低，不能滿足相應(yīng)的污區(qū)等級。采取的主要措施：采取的主要措施： 一是做好絕緣子鹽密度、灰密度測量等污區(qū)統(tǒng)計分析工作，及時更新污區(qū)分布圖，用于指導輸電線路調(diào)爬改造項目和重點清掃等工作的實施和開展。 二是積極開展絕緣子檢測工作，對不合格絕緣子及時進行更換。 三是堅持做好輸電線路年度設(shè)備定期清掃工作。對污

12、穢嚴重地段縮短清掃周期或動態(tài)掌握設(shè)備停電時機，有針對性地進行逢停必掃。 四是制定滾動計劃，有計劃、有重點、有步驟地提高線路的絕緣水平。2000年-2007年，先后分3次實施完成了葛南線、龍政線、江城線和宜華線全線合成化改造。包括更換合成絕緣子和瓷絕緣子加片調(diào)爬，涂刷PRTV涂料。3、覆冰舞動、超載、閃絡(luò)故障 2008年初因罕見冰災(zāi)所引起的輸電線路覆冰閃絡(luò)15次；另因覆冰舞動和覆冰超載引起的倒塔、斷線、地線滑移等情況亦十分嚴重。覆冰舞動區(qū)域?qū)儆诘湫臀庀髤^(qū)域，惡劣的天氣是發(fā)生冰閃、舞動及覆冰超載的主要原因： 一是輸電線路在覆冰情況下發(fā)生導線舞動，導致線路設(shè)備受損。 二是絕緣子串在覆冰融化時，絕緣

13、子串表面易形成冰凌橋接，形成放電通道，如果此時絕緣子積污嚴重，易發(fā)生冰閃。 三是冰害，導地線覆冰超過設(shè)計負荷，造成塔頭受壓屈服變形及倒塔斷線等事故。采取的主要措施： 一、舞動防治。組織分析舞動產(chǎn)生的機理，確定防治的措施。在線路發(fā)生舞動的區(qū)段進行防舞器安裝，提高發(fā)生舞動的門檻值，有效抑制導線舞動幅值與強度，同時對舞動段內(nèi)的雙串（瓷或玻璃）絕緣子每相安裝一組絕緣子串間隔棒作支撐，防止雙串絕緣子因舞動發(fā)生碰撞破損。 二、冰閃防治。一是采取在插花串的方式，即每一串絕緣子中間按每3片（或5片）插1片草帽型大盤徑絕緣子的辦法，以此達到防止絕緣子串上的冰凌橋接，起到防止冰閃的目的。二是絕緣子倒V串改造，在保

14、證導線與桿塔空氣間隙不變的前提下，可以加長絕緣子串長，提高絕緣強度。 三、覆冰超載治理。針對因覆冰超載造成的地線支架屈服、地線串動、導地線斷線等嚴重危及電網(wǎng)安全的事故情況，治理的主要措施：一是增加導地線、金具等設(shè)備強度，防止導地線斷線，防止地線滑移竄動、地線掉線故障。二是對桿塔構(gòu)件進行局部加強，如地線支架加固。三是適當縮短耐張段長度，改善受力條件。截止09年4月1日已全部完成葛南線、龍政線、江城線和宜華線的舞動、冰閃、覆冰超載工作。4、風偏故障、風偏故障 2003年以來，由于大風導致的線路風偏跳閘故障明顯增多，分析風偏跳閘的原因主要有： 一是部分線路自身抵御強風的能力不足。幾起絕緣子串風偏跳閘

15、特征為：耐張塔跳線對桿塔構(gòu)架放電，原因為引流線過長或跳線絕緣子串為不穩(wěn)定結(jié)構(gòu)；直線塔導線或線夾金具對塔身放電，反映出桿塔的風偏裕度偏緊。 二是設(shè)計上對防范動態(tài)交叉跨越風偏上揚的估計不足。幾起動態(tài)交叉跨越風偏故障的特點為：一般處于順山脊走向的下山坡迎風面的線路，跨越檔下方低壓電力線路檔距偏大，受局部強對流天氣（大風）的影響易造成風偏上揚而放電。 三是對山區(qū)線路大檔距中央對邊坡的距離估計不足。目前設(shè)計一般考慮靜態(tài)的安全距離，沒進行檔距的導線風偏校核。如1000米左右的大檔距中央在大風情況下可能擺動約3050米，遠遠超過靜態(tài)的6.5米、8.5米、11米等幾種情形下的安全距離。導線風偏太大，造成導線對

16、鄰近的山體，樹木放電導線風偏太大，造成導線對鄰近的山體，樹木放電無跳線絕緣子，風偏情況下跳線直接對桿塔側(cè)金具放電無跳線絕緣子，風偏情況下跳線直接對桿塔側(cè)金具放電絕緣子大風作用下跳線上揚山坡來風金具原跳線曲線采取的主要措施：采取的主要措施： 一是及時進行桿塔風偏角校核工作，加強對微氣候區(qū)的觀測和記錄，積累運行資料。完成對葛南、龍政線全線桿塔的風偏校核工作，并結(jié)合線路調(diào)爬對不滿足風偏要求的桿塔實施改造。 二是針對具體情況，對耐張塔跳線采用在原來基礎(chǔ)上增加重錘或改雙跳線串，加大跳線串的壓重的預防措施。 三是對部分桿塔采用大噸位絕緣子串，或加長合成絕緣子，并加裝重錘以提高其抗風能力。對處于微氣候區(qū)的桿

17、塔，盡量增大塔頭的尺寸或采取加裝重錘、改倒V串、3V串等措施。 四是對線路下方動態(tài)交叉跨越進行校核，采取移線、增加錨固塔等方式防止下方跨越導地線上揚而導致的放電故障。 五是對V串絕緣子采取防脫銷措施，采取加抱箍、插板、改進連接金具等。5、鳥害及外破故障、鳥害及外破故障 鳥害及外破故障在歷年的故障跳閘情況中，雖然發(fā)生的次數(shù)很低，但總體呈上升趨勢，所以仍應(yīng)引起足夠重視。（1）鳥害 隨著國家對環(huán)境保護的重視，各省市生態(tài)環(huán)境進一步好轉(zhuǎn)，鳥類活動逐步頻繁，繁衍速度加快，其棲息活動的范圍也在不斷地擴大。根據(jù)目前鳥害跳閘的統(tǒng)計，其主要原因有四種：一是鳥在桿塔橫擔上泄糞造成瓷絕緣子串嚴重污染而引起線路跳閘；二

18、是大鳥泄糞時糞便形成連續(xù)的線狀物，直接短接全部或部分絕緣子造成跳閘；三是鳥在桿塔橫擔上筑巢時，樹枝（金屬絲、線）脫落短接全部或部分絕緣子引起線路跳閘；四是鳥啄合成絕緣子對設(shè)備造成嚴重危害。采取的主要措施：采取的主要措施： 一是在巡視中特別是鳥類繁殖季節(jié)注意觀察鳥類活動，積累鳥類活動規(guī)律；對鳥類活動頻繁的地區(qū)進行排查，合理劃分鳥害區(qū)。 二是在鳥類活動頻繁區(qū)域采用驅(qū)鳥器、防鳥刺、擋鳥板或防鳥磁性涂料等新技術(shù)，阻止鳥類在絕緣子上方駐留，避免發(fā)生鳥害跳閘故障。 三是合成絕緣子上端采用防鳥型均壓環(huán)，防止鳥類泄糞形成放電通道。 四是采用新工藝、新方法改善和優(yōu)化合成絕緣子生產(chǎn)配方，改變合成絕緣子的顏色和味道

19、，防止鳥啄情況的發(fā)生。（2）外破）外破 歷年來各種類型的外破故障都有出現(xiàn)，如煙花、山火、焚燒秸稈、施工車輛，采取的主要措施： 一是加大電力設(shè)施保護宣傳力度。制定宣傳牌、宣傳冊、宣傳單等對沿線路的群眾進行宣傳。 二是加強護線網(wǎng)絡(luò)建設(shè)。建立、健全群眾護線網(wǎng)絡(luò)，加強護線員的培訓、教育，護線員將定期匯報情況，在發(fā)現(xiàn)異常情況時應(yīng)及時匯報。 三是發(fā)現(xiàn)有可能危及電力設(shè)施安全的隱患時，應(yīng)及時下達安全隱患告知書，對不聽勸阻的繼續(xù)進行盲目破壞性施工、作業(yè)的應(yīng)派員蹲點值守，嚴防外力破壞發(fā)生，同時將書面函告施工方的業(yè)主單位以及當?shù)卣桶踩O(jiān)督局。 四是及時做好線路通道清理，在秋、冬季節(jié)及時清理線路周邊的雜草、枯枝，

20、以減少可能發(fā)生山火的隱患。對清明等重點防山火季節(jié)性，應(yīng)做好人員蹲點值守的安排，嚴防山火。（四）相關(guān)建議（四）相關(guān)建議1、加強線路抵御自然災(zāi)害能力、加強線路抵御自然災(zāi)害能力 設(shè)計選線階段應(yīng)細化收資，盡量避開重冰區(qū)、易舞動區(qū)、塌陷區(qū)、易沖刷區(qū)、流沙區(qū)、重污區(qū)、多雷區(qū)等環(huán)境和地址不良區(qū)域。以差異化設(shè)計為指導原則，對跨區(qū)電網(wǎng)承擔重要送電任務(wù)的直流輸電線路應(yīng)提高防污、防雷、防冰、防風偏等抵御自然災(zāi)害設(shè)防等級，減少線路的跳閘次數(shù)和非停次數(shù)，減少對送受端電網(wǎng)的功率沖擊。 2、加強通道設(shè)計和處理工作、加強通道設(shè)計和處理工作 在工程建設(shè)前期，應(yīng)加強與林業(yè)部門和當?shù)仉娏\行部門的聯(lián)系和溝通，掌握線路沿途不同地區(qū)不

21、同樹木的最終生長高度、經(jīng)濟生長高度和林業(yè)規(guī)劃，定好線路通過時跨越（砍伐）原則（標準），確保線路建成后能夠長期安全穩(wěn)定經(jīng)濟運行。 優(yōu)化大跨越升降機的選型，盡量采用戶內(nèi)型設(shè)計，盡量選用高質(zhì)量的升降機作為大跨越升降機。目前在運的不少升降機運行不穩(wěn)定，不利于大跨越日常巡檢工作的正常開展。3、優(yōu)化大跨越升降機選型 4、加強與相關(guān)單位的溝通 在線路設(shè)計階段，應(yīng)向氣象部門和當?shù)剡\行單位充分收資，了解對沿線微氣象區(qū)、污穢情況、平行線路的故障情況等。對重冰區(qū)、大風區(qū)等微氣象區(qū)域，在桿塔選型設(shè)計等環(huán)節(jié)適應(yīng)提高裕度，以減少后期線路運行故障率和技改投入。 四、直流輸電線路安全生產(chǎn)管理工作一是認真開展直流輸電線路運行分

22、析和設(shè)備評價工作。 我公司堅持每年度運行分析會制度。各單位圍繞近幾年來設(shè)備運行狀況、健康水平、故障能力等進行細致分析、研究，形成了內(nèi)容豐富的運行分析資料。 同時啟動并開展了直流輸電線路設(shè)備狀態(tài)評估,從技術(shù)管理、設(shè)備配置與運行狀況、專項技術(shù)防范措施（反事故措施）等認真進行了檢查評估，為充實和指導下一步線路工作的技術(shù)措施和重點工作打好基礎(chǔ)，并為設(shè)備治理及項目申報提供依據(jù)和指導意見。（一）加強生產(chǎn)技術(shù)專業(yè)化管理二是適時開展直流輸電線路設(shè)備專項檢查和整改。 在雷雨季節(jié)前，開展了直流輸電線路危險隱患區(qū)（如建筑施工區(qū)、采礦區(qū)、林區(qū)、滑坡區(qū)、釣魚區(qū)、放風箏區(qū)、易燃易爆區(qū)以及人為破壞多的地區(qū)等）、通道的排查以及輸電線路防雷工作調(diào)查、紅外接點測溫檢查等，及時發(fā)現(xiàn)和處理了設(shè)備存在的隱患。通過專項檢查活動，能及時消除了設(shè)備隱患和危險點。三是穩(wěn)步推進直流輸電線路標準化建設(shè)。 我公司制定了500千伏直流輸電線路管理標準及里程碑計劃，從2006年開始全面啟動了輸電線路的標準化建設(shè)，從技術(shù)資料臺賬、工器具材料庫房、現(xiàn)場標志牌等各類標識逐步進行了規(guī)范。 一是確保直流輸電線路設(shè)備檢修計劃上的精細管理，嚴格執(zhí)行和落實國網(wǎng)輸變電設(shè)備