輸電線路運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： 姓 名： 學(xué) 號： 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)計近年來高壓輸電線路跳閘率和運行故障的基礎(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性防治措施。關(guān)鍵詞：輸電線路；防雷措施；運行故障；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，就會影響線路的安全運行，嚴(yán)重時甚至?xí)纬纱竺娣e停電事故。近年來，國外發(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行故障的特點和機理，提出針對性的防治措施，對于增強電網(wǎng)抵御自然災(zāi)害的能力和提高安全運行水平十分重要。截止2005年12月底，國網(wǎng)公司系統(tǒng)66kV架空輸電線路共17582條，總計長度396551.132km。其中，750kV交流輸電線路1條，長度140.705km；500kV交流輸電線路479條，長度43699.65km；500kV直流輸電線路4條，長度1722.4km；330kV線路171條，長度13036km；220kV線路4570條，長度144487.8km；110kV線路10501條，長度166481.6km；66kV線路1857條，長度26982.96km。2005年，66500kV線路共發(fā)生2450次跳閘，非計劃停運次數(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，非計劃停運285次。統(tǒng)計表明，66500kV線路跳閘原因依次為：雷擊、外力破壞、鳥害、覆冰舞動、風(fēng)偏、污閃。線路非計劃停運次數(shù)依次為：外力破壞、雷擊、覆冰舞動、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)段會出現(xiàn)易雷擊區(qū)、易雷擊帶和易雷擊點。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)計方面，工程設(shè)計中雷電日的取值與實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)計所取的雷暴日較實際低，會造成輸電設(shè)備耐雷水平偏低；設(shè)計所需的雷電數(shù)據(jù)不足，目前設(shè)計所依據(jù)的主要雷電參數(shù)如雷電幅值和概率分布，主要依據(jù)個別地區(qū)長期觀測后的統(tǒng)計數(shù)據(jù)，與各地實際雷電活動仍有相當(dāng)差異；過去設(shè)計中保護(hù)角的取值偏大，屏蔽保護(hù)有效性不夠，使實際運行中繞擊率較高。(2)運行維護(hù)方面，當(dāng)絕緣子串中存在零值或低值絕緣子未能及時檢出時，絕緣子串的閃絡(luò)電壓降低會導(dǎo)致耐雷水平低于設(shè)計值；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)計減小也會導(dǎo)致耐雷水平降低；在長期的運行中，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度、地形、線路結(jié)構(gòu)的關(guān)系。結(jié)合歷年運行經(jīng)驗和沿線地形、地貌、地質(zhì)、地勢，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、避雷器動作記錄儀等相應(yīng)的監(jiān)測裝置，使其有利于雷電流幅值的測定和雷擊故障后的判別。在確定線路的防雷方式及措施時，應(yīng)根據(jù)線路的重要程度、地形地貌的特點、雷電活動的強弱、土壤電阻率的高低、已有的運行經(jīng)驗等，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：對導(dǎo)線起屏蔽作用，防止雷直擊導(dǎo)線；對導(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；對雷電流起分流作用，降低塔頂電位。為了提高避雷線對導(dǎo)線的屏蔽效果，減小繞擊率，避雷線對邊導(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，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，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，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線路因強風(fēng)引發(fā)故障跳閘37次。這些都對系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行造成較大影響，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風(fēng)的能力不足。2.1原因分析(1)局地強風(fēng)是導(dǎo)致線路放電的直接原因。根據(jù)氣象部門的報告和現(xiàn)場查詢，風(fēng)偏放電發(fā)生的區(qū)域一般均出現(xiàn)了少有的強風(fēng)，除臺風(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對流所致，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，空氣對流能量大，形成一定寬度的風(fēng)帶；風(fēng)力強勁，瞬時風(fēng)速30ms；生成快、消失快、陣發(fā)性強，持續(xù)時間數(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。由于強風(fēng)常伴有暴雨，在強風(fēng)的作用下，暴雨會沿風(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)生放電時導(dǎo)線風(fēng)偏角會很大，空氣間隙明顯減小，且放電電壓較無雨、無冰雹時有一定程度的降低。(3)設(shè)計對惡劣氣象條件的估計不足。發(fā)生風(fēng)偏放電的線路，在設(shè)計中考慮的最大風(fēng)速大多為30ms，對局地微氣象區(qū)、強風(fēng)區(qū)等特殊區(qū)域的針對性不足，輸電線路風(fēng)偏跳閘主要是對塔身放電，其次是對周邊障礙物放電，對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)計與選擇。2.2防治措施(1)優(yōu)化設(shè)計參數(shù)提高安全裕度。在線路設(shè)計階段應(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)實際的微地形環(huán)境條件合理提高局部風(fēng)偏設(shè)計標(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；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，流動性強，其發(fā)生區(qū)域的擴大增加了線路安全運行隱患。3.1原因分析(1)糞道閃絡(luò)。當(dāng)鳥在絕緣子懸掛點附近的橫擔(dān)上排便時，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)。由于線路電壓等級不同，故障的特點也有所不同。對于220kV電壓等級的線路，絕緣子串較短，高電導(dǎo)鳥糞可形成較長的通道，使空氣間隙的有效絕緣長度明顯減小，空間電場嚴(yán)重畸變，在帶電體與糞道末端之間的空氣間隙中放電。對于500kV電壓等級的線路，鳥糞通道所占的空氣間隙相對于整個絕緣子串比例較小，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，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，如果鳥糞形成長路徑的貫穿性污染則有可能造成污閃。3.2防治措施對鳥害故障的技術(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，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)線隊伍，明確責(zé)任，落實責(zé)任制，做好保護(hù)電力設(shè)施的宣傳；對易受外力損壞、破壞地段加強線路運行巡視，加強現(xiàn)場監(jiān)督，定期輪訓(xùn)義務(wù)護(hù)線員，及時發(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)一步加強對電力設(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、鳥害等方面對故障跳閘的主要特點和規(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、鳥害這幾個問題也是影響輸電線路運行的最常見問題，對于雷擊問題，我們主要因地制宜進(jìn)行防雷設(shè)計和采取綜合防雷措施。對于風(fēng)偏放電問題，對于運行中，對發(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，對發(fā)生故障的直線塔的絕緣子串加裝重錘。對于鳥害問題，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、防冰閃及增強防污能力的綜合作用。該法可減少由