输电线路运行故障的分析与防治1.doc

安徽电气工程职业技术学院成人高等教育毕业论文 安徽电气工程职业技术学院成人高等教育毕业论文 题 目： 专 业： 班 级： 姓 名： 学 号： 指导教师： 二0 年 月 日安徽电气工程职业技术学院成人高等教育毕业论文摘要：为降低线路故障所引起的大面积停电事故的发生，在统计近年来高压输电线路跳闸率和运行故障的基础上，总结了引起故障和跳闸的原因。它包括雷击、风偏放电、外力破坏、鸟害等，总结了故障跳闸的主要特点和规律，从环境外因和线路内因两方面分析了引起故障的主要因素并提出了有效的针对性防治措施。关键词：输电线路；防雷措施；运行故障；跳闸率I目录绪论11雷击21.1原因分析21.2防治措施22风偏放电42.1原因分析42.2防治措施43鸟害53.1原因分析53.2防治措施54外力破坏64.1原因分析64.2防治措施6结论7参考文献8II绪论输电线路是电网的基本组成部分，由于其分布范围广，常面临各种不同地理环境和气候环境的影响，当不利条件及组合足以导致线路故障时，就会影响线路的安全运行，严重时甚至会形成大面积停电事故。近年来，国外发生的大面积停电事故有的就起缘于线路故障。因此，深入研究和分析输电线路各类运行故障的特点和机理，提出针对性的防治措施，对于增强电网抵御自然灾害的能力和提高安全运行水平十分重要。截止2005年12月底，国网公司系统66kV架空输电线路共17582条，总计长度396551.132km。其中，750kV交流输电线路1条，长度140.705km；500kV交流输电线路479条，长度43699.65km；500kV直流输电线路4条，长度1722.4km；330kV线路171条，长度13036km；220kV线路4570条，长度144487.8km；110kV线路10501条，长度166481.6km；66kV线路1857条，长度26982.96km。2005年，66500kV线路共发生2450次跳闸，非计划停运次数941次。分析原因，仍以气候环境引起跳闸的比例最大，尤以雷击跳闸为主，高达926次，非计划停运285次。统计表明，66500kV线路跳闸原因依次为：雷击、外力破坏、鸟害、覆冰舞动、风偏、污闪。线路非计划停运次数依次为：外力破坏、雷击、覆冰舞动、风偏、鸟害、污闪。结合以上引起线路故障跳闸的主要原因，有必要分别总结其特点和规律，从环境外因和线路内因两方面分析引起线路故障的主要影响因素，并采取有效的针对性防治措施。11雷击雷击是引发线路跳闸的主要原因之一。2004年220500kV线路发生雷击跳闸达716次；2005年220kV线路发生雷击跳闸427次，其中500kV线路63次、330kV线路20次、220kV线路341次、500kV直流线路3次。1.1原因分析从线路气候环境分析，雷电作用下输电线路出现一定的雷击跳闸难以避免。每一地区一般有一定的雷电活动周期和规律，在高山、丘陵、江河湖泊丛横，地形复杂的地区易形成雷云、暴雨天气，在这些线路区段会出现易雷击区、易雷击带和易雷击点。如在该区段无有效防雷措施，则可能多发雷击跳闸故障。从线路地理环境分析，部分地区土壤电阻率高，杆塔接地电阻偏大易引起反击跳闸；山区线路导线易遭受雷电绕击，山坡倾角使导线的暴露弧面增大，增加了雷电绕击的概率，特别是对500kV线路，雷电绕击已成为雷击跳闸的主要影响因素。从线路本体分析，主要存在以下不足：(1)在线路设计方面，工程设计中雷电日的取值与实际情况不一定完全相符，一般来说，雷击跳闸次数与雷暴日成正比，若设计所取的雷暴日较实际低，会造成输电设备耐雷水平偏低；设计所需的雷电数据不足，目前设计所依据的主要雷电参数如雷电幅值和概率分布，主要依据个别地区长期观测后的统计数据，与各地实际雷电活动仍有相当差异；过去设计中保护角的取值偏大，屏蔽保护有效性不够，使实际运行中绕击率较高。(2)运行维护方面，当绝缘子串中存在零值或低值绝缘子未能及时检出时，绝缘子串的闪络电压降低会导致耐雷水平低于设计值；部分地区为增加防污能力将瓷绝缘子换成合成绝缘子后，若均压环之间的空气间距较原设计减小也会导致耐雷水平降低；在长期的运行中，部分接地装置出现腐蚀，严重的甚至烂断，在这种情况下若遭受雷击，则反击跳闸率极高；另外，部分地区由于对某些雷击故障的原因判断不明，有些绕击故障从抓反击措施进行治理，没有做到对症下药。1.2防治措施首先应做好基础工作，通过雷电定位系统逐步积累每年的落雷分布、雷电流强度，并分析研究它们与线路跳闸率之间的内在规律，逐步掌握雷击与雷电流强度、地形、线路结构的关系。结合历年运行经验和沿线地形、地貌、地质、地势，找出多雷区的易击段和易击杆塔，绘制电网雷电区域分布图，因地制宜进行防雷设计和采取综合防雷措施；合理有效地采用耦合地线或旁路架空地线，架空地线侧向预放电针、塔顶多针系统、可控放电避雷针、线路型避雷器等防2雷措施；还可加装线路故障显示器或磁钢记录器、避雷器动作记录仪等相应的监测装置，使其有利于雷电流幅值的测定和雷击故障后的判别。在确定线路的防雷方式及措施时，应根据线路的重要程度、地形地貌的特点、雷电活动的强弱、土壤电阻率的高低、已有的运行经验等，综合分析并进行经济技术比较，采取合适的防雷保护措施。常规的防雷保护措施主要有：(1)避雷线。其防雷保护作用有：对导线起屏蔽作用，防止雷直击导线；对导线起耦合作用，降低感应过电压，从而减小绝缘子串上的电压；对雷电流起分流作用，降低塔顶电位。为了提高避雷线对导线的屏蔽效果，减小绕击率，避雷线对边导线的保护角应适当减小。(2)降低杆塔接地电阻。当杆塔接地电阻增大时，其耐雷水平呈指数规律下降，而雷击跳闸率则按指数规律上升。降低杆塔接地电阻的方法主要有：充分利用架空线路的自然接地；外引接地装置；深埋式接地极；填充电阻率较低的物质。(3)加装耦合地线。对于已经架设了避雷线且经常受雷害侵袭的杆段，若接地电阻受条件限制很难降低时，可在导线下方加装耦合地线。(4)安装线路避雷器。线路避雷器一般并联于绝缘子串。当雷击输电线路时，雷击过电压可能使线路避雷器的间隙击穿。由于氧化锌阀片的非线性特征将迅速切断电弧，避免线路发生跳闸。(5)加装杆塔拉线。由于杆塔拉线具有分流作用，同时又相当于增大了杆塔的等效半径，使杆塔波阻抗减小。其分流效果与拉线在杆塔上的连接位置及接地状况有直接关系，拉线距塔顶越近，拉线的接地电阻越小，分流效果越好。32风偏放电2004年，大风导致的送电线路风偏放电明显增多，全网220500kV线路发生风偏跳闸139次，造成事故57次，占线路总跳闸次数的76；2005年，220kV线路因强风引发故障跳闸37次。这些都对系统的安全稳定运行造成较大影响，这属于恶劣气候条件导致的自然灾害，也反映出部分线路自身抵御强风的能力不足。2.1原因分析(1)局地强风是导致线路放电的直接原因。根据气象部门的报告和现场查询，风偏放电发生的区域一般均出现了少有的强风，除台风、龙卷风外，还有一种飑线风。它是由高空冷空气在所经区域移动较慢，与低空热空气在局部小范围内不断交汇，形成中小尺度局部强对流所致，具有以下特征：常发生在局部区域，范围为几平方公里至十几平方公里，空气对流能量大，形成一定宽度的风带；风力强劲，瞬时风速30ms；生成快、消失快、阵发性强，持续时间数十min大多发生在6、7月；常伴有雷雨和冰雹。(2)暴雨导致空气间隙的放电电压降低。由于强风常伴有暴雨，在强风的作用下，暴雨会沿风向形成定向性的间断型水线。如果水线的定向与闪络路径成同一方向，将使间隙的放电电压降低。发生放电时导线风偏角会很大，空气间隙明显减小，且放电电压较无雨、无冰雹时有一定程度的降低。(3)设计对恶劣气象条件的估计不足。发生风偏放电的线路，在设计中考虑的最大风速大多为30ms，对局地微气象区、强风区等特殊区域的针对性不足，输电线路风偏跳闸主要是对塔身放电，其次是对周边障碍物放电，对塔身放电所占比例偏高，故今后应多研究特殊地形及微气象区的塔型设计与选择。2.2防治措施(1)优化设计参数提高安全裕度。在线路设计阶段应高度重视微地形气象资料的收集和区域的划分，根据实际的微地形环境条件合理提高局部风偏设计标准；应尽量避免在面向导线侧的杆塔上安装脚钉和其它突出物；在可能引发强风的微地形地区，尽量采用“V”型串，可明显改善风偏造成的影响；在新建工程中为减少风偏放电率，塔头间隙按风压不均匀系数为075进行校验；43鸟害2004年鸟害跳闸共134起，位居架空输电线路跳闸的第4位；2005年，220kV线路因鸟类活动导致跳闸151次，其中，500kV线路l1次、330kV线路15次、220kV线路125次。鸟害故障偶发性大，流动性强，其发生区域的扩大增加了线路安全运行隐患。3.1原因分析(1)粪道闪络。当鸟在绝缘子悬挂点附近的横担上排便时，高电导率的鸟粪将短接部分空气间隙，既使鸟粪并没有贯通全部通道，也可能造成闪络。由于线路电压等级不同，故障的特点也有所不同。对于220kV电压等级的线路，绝缘子串较短，高电导鸟粪可形成较长的通道，使空气间隙的有效绝缘长度明显减小，空间电场严重畸变，在带电体与粪道末端之间的空气间隙中放电。对于500kV电压等级的线路，鸟粪通道所占的空气间隙相对于整个绝缘子串比例较小，直接导致其余空气间隙闪络的概率较小。但是，如果绝缘子上已存有一定污秽，在潮湿气候的作用下，由于绝缘子串绝缘水平降低，放电可能沿着“鸟粪通道一粪道末端与绝缘子串间的空气间隙一绝缘子串表面”这一通道形成。(2)鸟粪污闪。在潮湿气候和雨雾作用下，当鸟粪染污绝缘子表面时，有可能形成沿绝缘子表面的闪络。一般来说，在干燥的情况下，鸟粪并不会明显降低绝缘子的闪络电压，而在潮湿的状态下闪络电压与鸟粪的电导率、污秽面积、污秽路径等有关。一般来说，如果鸟粪形成长路径的贯穿性污染则有可能造成污闪。3.2防治措施对鸟害故障的技术措施一般有防、驱两种方式。在防止鸟粪形成放电通道方面，采取的技术措施有：采用大盘径绝缘子；加装防鸟粪挡板；安装防鸟罩；安装防鸟网；安装鸟刺。 54外力破坏从近3年的统计数据来看，2003年66500kV线路因外力破坏发生跳闸641次，造成事故57次；2004年220500kV线路共跳闸244次，造成事故92次；2005年66500kV线路因外力破坏发生跳闸721次，造成事故366次。不论从总的跳闸次数还是造成事故的次数看，外力破坏造成的线路故障均较多，已严重威胁电网安全稳定运行。4.1原因分析输电线路外力破坏故障的主要原因有：(1)违章施工作业。表现在一些单位和个人置电力设施安全不顾，在电力设施保护区内盲目施工，有的撞断杆塔，有的高空抛物，有的违章建房、种树、修路、围塘挖堰等，导致线路跳闸。(2)盗窃、破坏电力设施，危及电网安全。(3)输电线路下焚烧农作物、山林失火以及漂浮物(如放风筝、气球、白色垃圾)，导致线路跳闸。4.2防治措施电力设施覆盖面广，线路长，遍布野外，在防外力破坏上存着很大的难度。需建立电力设施保护工作网络，组织护线队伍，明确责任，落实责任制，做好保护电力设施的宣传；对易受外力损坏、破坏地段加强线路运行巡视，加强现场监督，定期轮训义务护线员，及时发现缺陷和保护电力设施；严厉打击破坏电力设施的违法犯罪行为，利用法律手段进一步加强对电力设施保护的执法力度；研究各种防止电力设施被盗装置，如防盗螺栓、金具、拉线等，并积极推动新型无拉线杆塔，以及其它各类具有防盗功能的新材料、新技术的推广应用。6结论文中从雷击、风偏放电、外力破坏、鸟害等方面对故障跳闸的主要特点和规律进行总结，从环境外因和线路内因两方面分析了引起故障的主要因素并提出了有效的针对性防治措施。在我们的日常的工作中，雷击、风偏放电、外力破坏、鸟害这几个问题也是影响输电线路运行的最常见问题，对于雷击问题，我们主要因地制宜进行防雷设计和采取综合防雷措施。对于风偏放电问题，对于运行中，对发生故障的耐张塔跳线和其它转角较大的无跳线串的外角跳线主要加装跳线绝缘子串和重锤，对发生故障的直线塔的绝缘子串加装重锤。对于鸟害问题，安装感应电极板是我们最常用的方法，在绝缘子串靠横担处加装一片或在绝缘子串中间各安装多片大盘径绝缘子，可起到防鸟害、防冰闪及增强防污能力的综合作用。该法可减少由