架空输电线路常见故障及预防措施分析

学术论文 2017-11-14 11:18:35
    引言
    现今,经济的发展与技术的提升让电力体系整体设备也有所增强,同时系统整体可以选用自动化的方式进行监控,而生活与工业用电量的增加,无形中提升了对电力体系的考验与安全输电的要求,需要电力系统加大对输电线路的维护与检修。然而架空输电线路通常所处地理环境复杂,且长时间处在露天环境下,极易受到恶劣环境的影响,产生较大的故障,严重的会出现大面积停电的现象,为人们生活与工作带来一定损失;而输电线路故障排除的难度较大,需要提前对其容易发生的故障进行一定的预防,避免大损失的出现,本文即针对架空输电线路常见故障及其相应预防策略进行分析。
    1 架空输电线路常见故障类型及其特点
    架空输电线路是电力体系与输电网络的主要组成,其承担着大部分的工业与生活输电任务,也是电力体系中最容易发生故障的部分。其常见故障依照性质划分,主要分为瞬时类故障与永久类故障,其中瞬时类故障主要有雷电过电压引发的闪络与鸟类所导致的短路等,永久性故障多是由于气候或设备本身等原因引起的,如冰雪类天气或线路老化等所引发的瞬时过电压击穿输电线路绝缘装置,设备安装、风暴、地震等引发的输电线路永久性短路等问题。依照其具体类区分,可以分为横向与纵向故障,其中横向故障主要为单相、两相与三相短路,纵向故障主要有一相与两相断线问题,这些故障极易引发输电线路出现跳闸等事故,因此需要在发生故障的第一时间找出其故障原因,有针对性的解决问题,或提前针对某项故障做好预防措施。
    1.1 鸟类危害的特征
    鸟类会经常降落在架空输电线路上进行休憩,但其对输电线路也是存在危害的,其危害主要来自于筑巢、飞行以及鸟粪等造成的闪络。鸟类在输电线路上所筑巢穴的材料多为树枝,树枝在干燥的天气中对线路的影响不大,一旦碰到阴雨天气,巢穴极易被风吹落到导线或绝缘子上,容易造成架空输电线路接地短路事故,严重的可能会出现烧断导地线等事故;且鸟类飞行期间其叼着的树枝等物体也容易降落到输电线路上,一旦这些物体降落在绝缘子均压环或杆塔与导线绝缘之间的缝隙时,极易形成线路故障,而其鸟粪落在杆塔横担上时,会造成线路绝缘子的污染,遇到潮湿的天气或者是大雾天气时会极易产生闪络事故。
    1.2 雷电击打形成的跳闸
    雷电天气击打架空输电线路极易在线路内部形成过电压,此过电压因为源自电力体系外部,也被称之为外部过电压,通常分为感应与直接雷过电压两种,过电压最易导致线路内部出现闪络与跳闸现象,而雷击闪络放电主要是由跳闸引起的,会在输电线路绝缘子表面形成较为明显的放电痕迹,通常来说,绝缘子受到雷击与放电的影响后,会发生铁件熔化的现象,其瓷质材料表面会有烧伤脱落的情况,玻璃材质的原件将直接形成网状裂纹。雷击有可能造成输电线路的永久类故障,此类故障通常是由于雷击过程中造成了输电线路的瓷质绝缘子完整脱落、避雷针断线或导地线路断线等。也可能会在电闸重合后,再度恢复到绝缘性质,造成此种现象的主要原因在于通常空气绝缘是可自动恢复绝缘,空气绝缘被击穿后可以自行恢复,重新形成绝缘空气间隙。
    1.3 输电线路覆冰故障的特征
    线路覆冰主要是由于恶劣的冰雪或风暴天气,以及受温度、湿度等影响而形成的,此种现象下空气变化较大,容易在线路表面附着冰层,且冰层会随着降温,逐渐加厚,冰层一旦形成,将会对输电线路产生负荷过大、绝缘子冰闪等现象,进而形成杆塔变形、倒塔或绝缘子受损与闪络的故障,负荷主要由线路自身重量、覆冰重量以及风力产生,特定情况中,输电线路将会产生较大幅度与频率的诊断,也就是舞动,这将对输电线路的安全可靠运行产生直接影响。具体覆冰现象如图1。
    1.4 绝缘子污秽闪络的特征
    通常来说,输电线路的绝缘子需要在内外部过电压与长时间的电压运转下也能安全输电,然而长时间的运转会在其表面形成污秽,这些污秽容易在雾、雨与融冰雪等天气中,降低绝缘子本身的耐污强度,造成输电线路在输送电压期间形成污秽闪络故障。污秽闪络事故一般容易发生在潮湿的天气当中,比如小雨、雨夹雪等,反而在暴雨或大雨天气中由于雨水会將线路表面的污秽冲刷干净,发生闪络的现象比较少,而且由于秋季与冬季雨水偏少,且容易形成大雾等潮湿天气,闪络事故通常多发生在秋季末期与冬季。
    2 架空输电线路常见故障的预防措施
    2.1 防雷电的预防措施
    在架空输电线路的故障中雷电所造成的雷击导致的线路跳闸故障占很大的比重,因此为了保障架空输电线路的稳定性与安全性,对雷电的预防应该放到一个重要的位置。在传统的机构式的防雷措施,严重根不上现代化电网的发展要求,目前对防雷措施有了进一步的升级与改变。现在架空线路进行防雷击大多数选用防绕击避雷针,再配合上完善的避雷网,应用高性能的绝缘材料提升架空输电线路的绝缘能力,使用导电能力更强的复合材料降低接地线的电阻等等,这些措施在防雷电方面都有明显的效果。
    2.2 杆塔倒塌事故预防措施
    要防止杆塔倒塌事故的发生,首先要在进行架空线路路线设计时,就需要把一些不利因素考虑进去,因为造成杆塔倒塌事件的主要原因,大多数因为地质原因或者天气原因造成的,地质方面的原因主要有地面不实易塌陷,地面水力侵蚀力度过大的区域,交通受损维护不便的区域,地势过高容易冰冻的地区。天气方面主要风力较大的风口区域、高原区域,容易放电的特殊地形,受冰雪影响较大的区域等等,诸如以上这些地区在架设架空输电线路时要尽量去避免这些倒塌事故多发地带,可以有效的降低倒塌事故的发生。
    2.3 架空输电线路的污闪预防措施
    要解决架空输电线路的污闪事故的发生,最重要的一点就是要建立完善的污闪管理系统,负责污闪的各级管理部门需要明确分工,明确其职责,加强污闪事故的预防能力和应急解决能力。对架空输电线路上的绝缘材料要定期检查,保持其良好的工作状态,并通过在线监测等手段时刻监测其运行状态,对天气变化剧烈的地区要进行重点关注,并制定好详细的防污闪分布图。还有就是在鸟类较多的地区要做好防鸟措施等等。
    2.4 架空输电线路的掉线或断线预防措施
    要做好架空输电线路的掉线或断线的预防措施,首先一点就是在线路架设之前就需要考虑到线路因各种外界物理条件的变化产生的影响,例如因风力原因产生的风振现象,因气温变化而产生的热胀冷缩现象,要严格计算传输导线、接地线和绝缘子等构成部件在各种条件下的变化幅度,要设置在一个合理的范围之内,既要保证线路的导电性能,又要使各种参数都在条件允许的阀值之内。并且要对各段线路做好运营管理,在春秋季节要定期进行巡检工作,一定要细致,对出现锈蚀较为严重或失去弹性的部件要做好及时更换。
    3 结束语
    要维护好架空输电线路的正常稳定的运行工作,需要诸多方面的协调,共同发挥作用,随着社会经济的迅速发展,用电量也在急增,因此,架空输电线路的安全问题,将影响着整个电力供应系统能否正常运转,为了保障其稳定性和安全性,我们需要投入更大的人力和物力,提升专业人员的专业程度,加快、加大、加深架空线路安全运行方面的研究与维护。力求将之提高到一个更高的水平。
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