超高压输电线路典型故障分析及防范措施

Ｖｏｌ＿３３　Ｎｏ．１　Ｆｅｂ．２Ｏ１４　河北电力技术　ＨＥＢＥＩ　ＥＬＥＣＴＲＩＣ　ＰＯＷＥＲ　第３３卷第１期　２０１４年２月　超高压输电线路典型故障分析及防范措施　Ｐｒｉｍａｒｙ　Ｆａｕｌｔ　Ａｎａｌｙｓｉｓ　ａｎｄ　Ｃｏｎｔｒｏｌ　Ｍｅａｓｕｒｅｓ　ｏｎ　ＥＨＶ　Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ　Ｌｉｎｅｓ　张明旭，康淑丰，梁利辉　（国网河北省电力公司检修分公司，石家庄摘要：针对超高压输电线路故障频发，影响电网稳定运行的　问题，从故障类型、区域、跳闸月份和跳闸重合等方面对河北　省南部电网上半年超高压输电线路故障情况进行分析，认为　０５００７１）　１故障情况统计　对河北南网２Ｏ０８—２０１２年１—６月输电线路故　该地区上半年输电线路的典型故障是覆冰、外力破坏和雷击　跳闸，结合这３种典型故障的危害、特点和产生原因，提出针　对性的防范措施。　障分别按类型、区域、跳闸月份、跳闸重合情况进行　统计，统计情况见表１—４。　表１　输电线路故障类型统计　关键词：超高压输电线路；覆冰；外力破坏；雷击　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｂａｓｅｄ　ｏｎ　ｔｈｅ　ｆａｕｌｔ　ｒａｔｅ　ｏｆ　ＥＨＶ　ｐｏｗｅｒ　ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ　ｌｉｎｅ　ｔｏ　ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ　ｔｈｅ　ｓｔａｂｌｅ　ｏｐｅｒａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｐｏｗｅｒ　ｇｒｉｄｓ，ａｎｄ　ｆａｕｌｔ　ｓｔａｔｉｓｔｉｃｓ　ｄａｔａ　ａｃｃｏｒｄｉｎｇ　ｔｏ　ｔｈｅ　ｔｙｐｅ，ａｒｅａ，ｔｒｉｐｐｉｎｇ　ｍｏｎｔｈ　ａｎｄ　ａｕｔｏ—ｒｅｃｌｏｓｉｎｇ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｆｉｒｓｔ　ｈａｌｆ　ｏｆ　ｓｏｕｔｈｅｒｎ　Ｈｅｂｅｉ　ｐｒｏｖｉｎｃｅ　ｅｘ—　ｔｒａ—ｈｉｇｈ　ｖｏｌｔａｇｅ　ｐｏｗｅｒ　ｇｒｉｄ，ｉｔ　ｉｓ　ｃｏｎｃｌｕｄｅｄ　ｔｈａｔ　ｔｈｅ　ｉｃｅ　ｓｉｔｕａ—　ｔｉｏｎ，ｅｘｔｅｒｎａｌ　ｄａｍａｇｅ　ａｎｄ　ｌｉｇｈｔｎｉｎｇ　ｓｔｒｏｋｅ　ｉｓ　ｔｈｅ　ｔｙｐｉｃａｌ　ｆａｕｌｔ．　Ｔｈｒｏｕｇｈ　ａｎａｌｙｓｉｓ　ａｎｄ　ｒｅａｓｅｒｃｈ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｔｈｒｅｅ　ｋｉｎｄｓ　ｏｆ　ｔｙｐｉｃａｌ　ｆａｕｌｔ，ｔｈｉｓ　ｐａｐｅｒ　ｐｒｏｐｏｓｅｓ　ｓｏｍｅ　ｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇｍｅａｓｕｒｅｓ　ｔｏ　ｐｒｅｖｅｎｔ．　项目　ｓＪＺ　ＸＴ　ＨＤ　ＢＤ　ＣＺ　ＨＳ　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ＥＨＶ　ｐｏｗｅｒ　ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ　ｌｉｎｅ；ｉｃｅ　ａｃｃｒｅｔｉｏｎ；ｅｘ—　ｔｅｒｎａｌ　ｄａｍａｇｅ；ｌｉｇｈｔｎｉｎｇ　ｓｔｒｏｋｅ　中图分类号：ＴＭ７２６．１　文献标志码：Ｂ　文章编号：１００１—９８９８（２Ｏ１４）Ｏ１—００３７—０３　随着河北省南部经济社会发展，极端恶劣天气　增多，外力破坏、冰闪、舞动故障已经成为威胁超高　压输电线路安全运行的主要因素。河北省南部电网　（简称“河北南网”）２０１０年大范围覆冰舞动对线路　稳定运行影响巨大，线路停运时间长、设备受损严　重，且在短时间内仅有一回线路向山东电网供电，供　２００８　２００９　２Ｏ１０　２Ｏ１１　２Ｏ１２　合计　比例／％　５．３　电可靠性大幅降低；２０１２年一起吊车碰线故障致使　跨区电网重要线路停运１．１２　ｈ，减供负荷１３１．８万　２００８—２０１２年１—６月共发生线路故障跳闸５６　ｋＷｈ，线路跳闸故障是威胁超高压电网安全运行及　供电可靠性的主要元凶，必须高度重视。为提高超　次，故障类型占前３位的分别是覆冰（舞动、冰闪）、　外力破坏和雷击故障。　高压输电线路的安全运行水平，加强应对各类故障　的能力，对近年来河北南网输电线路故障情况进行　统计分析，制定防控措施。　收稿日期：２０１３—０６—２８　从故障区域统计分析看，２００８—２０１２年１—６　月故障数量，集中的地区为ＨＤ，占６７．９　，ＳＪＺ占　１６．１　，这２个地区经济较发达，多数故障发生在东　作者简介：张明旭（１９７７一），男，工程师，主要从事输电线路运维管理工作。　・　３７　・　Ｖｏ１．３３　ＮＯ．１　Ｆｅｂ．２０１４　河北电力技术　ＨＥＢＥＩ　ＥＬＥＣＴＲＩＣ　ＰＯＷＥＲ　第３３卷第１期　２０１４年２月　表４输电线路故障跳闸重合成功情况统计　项目　风偏雷击外力舞动冰闪　鸟害产品质量　２００８　１　４　２００９　１　０　２０１０　０　４　１　８　３　２０１１　０　０　２　０　２０１２　１　０　动作合计　７　１０　１２　１６　８　２　１　重合成功率／　１４．３　１００　８．３　５０　３７．５　１００　０　西走向的ＬｕＸＩ、ＩＩ线，ＸｉｎＬＩ、ＩＩ线。　从故障月份统计分析来看，２００８—２０１２年１—６　月输电线路故障多发生在２月、３月和６月，分别占　总跳闸数的４１．１　、１７．９　、１７．９　。　从故障跳闸重合情况统计分析来看，２００８—　２０１２年１—６月输电线路故障中，雷击、鸟害故障重　合成功率较高，均为１００　９／６，而外力破坏、风偏、覆冰　舞动、冰闪重合成功率较低，分别为８．３％、１４．３％、　５０　和３７．５　。　２输电线路故障特点　河北南网２００８—２０１２年１—６月超高压输电线　路故障主要以覆冰舞动、冰闪，外力破坏以及雷击等　故障类型为主，风偏及其他故障略少。舞动＋冰闪，　外力破坏以及雷击占跳闸总次数的４２．９　、２１．４　、　１７．８Ｖｏｏ，且覆冰故障主要发生在２月，外力破坏故障　多发生在３月，雷害故障多发生在６月，故障发生的　类型均与恶劣天气，密集的保护区内施工和耕作有　密切关系，具有较明显的季节特点。　ＨＤ、ＳＪＺ　２个地区线路故障较多，分别占１—６　月输电线路故障的６７．９％、１６．１　。２个地区输电　线路较为集中，是王曲神木、府谷送出的主要通道，　经济发达，上半年外力破坏故障多发生在ＳＪｚ地区，　另外线路经过山区、丘陵，地形复杂，微气候、恶劣天　气较多，上半年ＨＤ地区舞动、风偏、冰闪等故障多　发，线路故障与所处地域关系突出。　３典型故障分析　３．１　线路覆冰舞动　覆冰造成的线路跳闸故障主要为导地线覆冰舞　动造成相间闪络故障和绝缘子串覆冰桥接，在融冰　时造成单相故障，覆冰情况见图１。受极端恶劣天　气影响，河北南网超高压电网在２０１０年冬季发生大　范围的覆冰闪络故障。　３．１．１　特点　ａ．导地线、绝缘子覆冰多发生于１、２月，此时河　・　３８　’　图１线路覆冰情况　北省南部正处于冬季，雾霾天气、极端恶劣天气较　多，昼夜温差较大，导地线、绝缘子覆冰雪情况时有　发生，在满足条件时易发生覆冰舞动和冰闪故障。　ｂ．线路舞动故障多发生在平原和同塔双回线　路，在２０１０年发生的舞动故障中，全部５回线路均　处于平原东西走向的线路中，且均为同塔双回线路。　Ｃ．绝缘子覆冰闪络多发生在山区，受山区气温　变化影响，悬垂合成绝缘子迎风面覆冰雪后在反复　融化、冰冻情况下桥接，在融冰时易发生闪络故障。　ｄ．线路舞动故障危害较大，在２０１０年线路舞　动故障中，均造成线路停运，其中ＤｏｎｇＨ双线抢修　２天，ＸｉｎＬ双线抢修５天。造成铁塔横担断裂、落　地，绝缘子脱落，破损，引流线断裂，螺栓松动、脱落　等，严重影响线路安全。　ｅ．线路舞动及冰闪多发生于１、２月，正是冬季　极端恶劣天气较多时节，气温、雨雪以及稳定的风　速、风向，激发导地线舞动条件，同时在悬垂绝缘子　覆冰情况下，容易发生融冰闪络。　３．１．２危害　２０１０年冬季，河北南网５００　ｋＶ输电线路发生　的舞动故障，舞动时间长，一般在１８～２６　ｈ，最大舞　动幅值在１０　ｍ以上，大幅度的舞动导致导线与导　线之间、导线与地线之间绝缘间隙不满足要求，从而　引起闪络跳闸。此外由于舞动过程中，导线张力明　显增大，造成线路受损严重，在五回线路舞动中，引　发了线路横担断裂落地，导地线光缆断股，引流线断　裂，绝缘子损坏、脱落，金具断裂，螺栓松动、脱落等　不同程度的危害，严重影响线路安全运行。　３．１．３成因分析　输电线路舞动的发生与线路覆冰、风的激励以　及线路的结构参数有直接关系。偏心覆冰改变导线　截面，改变空气动力特性，产生负阻尼效应，积累能　量，激发舞动；风速和风向影响导线覆冰的形状，在　风与导线夹角较大情况下，增大了导线舞动的可能；　Ｖｏ１．３３　ＮＯ．１　Ｆｅｂ．２０１４　河北电力技术　ＨＥＢＥＩ　ＥＬＥＣＴＲＩＣ　ＰＯＷＥＲ　第３３卷第１期　２０１４年２月　另外在相同的条件下导线更容易发生舞动。　车碰线造成，且外力破坏故障重合成功率较低，往往　致使线路停运，对线路安全运行危害较大。　ｄ．输电线路外力破坏跳闸防控难度较大，异物　２０１０年冬季，５００　ｋＶ线路舞动跳闸故障都发生于　平原，且为东西走向，是典型的线路覆冰舞动现象，　其发生条件、舞动表现形式、造成的后果等都与以往　的舞动情况一致。　绝缘子上附着的冰雪含有大量的电解质，增大　了冰水的电导率，２０１０年冬季，在０℃左右的气温　变化中，绝缘子上的积雪融化后，在滴落过程中又结　冰形成冰柱，冰柱的延长使绝缘子伞裙被冰凌桥接，　形成冰桥。随着气温升高，当线路绝缘子上的冰柱　开始融化并形成水帘滴落，导致绝缘子串裙边之间　跳闸多为在保护区外很远的塑料布、导电绳索在瞬　时大风作用下搭挂到导线造成，对保护区范围内或　附近村庄进行宣传教育作用不明显，而吊车碰线造　成的跳闸多为流动吊车所致，防控难度极大。　３．２．３故障原因分析　河北南网超高压输电线路遍布六地市，所经区　域范围较广，随着河北省南部经济社会发展，加　大招商引资力度，部分厂矿企业，在线路保护区附近　进行大规模的施工作业，新（扩）建道路、铁路及相关　基础设施改造日益增多；当地群众为加快经济作物　形成闪络通道，在融冰过程中，覆冰表面的冰水溶解　污秽中的电解质，形成高电导率的融冰水膜，造成绝　缘子绝缘性能降低，表面泄漏电流增大，并最终形成　贯穿性闪络通道，造成线路故障跳闸。　生长，在线路保护区内的蔬菜大棚、地膜逐年增多，　严重危及电力设施安全。　３．２　外力破坏　３．２．１　发生月份及类型分析（见表５、表６）　表５外力破坏故障发生月份情况统计　项目　２００８　２００９　２０１０　２Ｏ１１　３．３　雷击跳闸故障　３．３．１发生月份及地形分析（见表７、表８）　表７雷击跳闸故障发生月份情况统计　６月　０　１　０　０　次　６月　４　１　４　１月　０　０　０　Ｏ　２月　０　０　０　１　３月　０　０　２　２　４月　０　０　１　０　５月　０　１　０　０　项目　２００８　２００９　２０１Ｏ　１月　０　０　０　２月　０　０　０　３月　０　０　０　４月　０　０　０　５月　０　０　０　２Ｏ１１　２Ｏ１２　０　０　０　０　０　０　０　０　０　０　０　１　２Ｏ１２　１　０　１　２　０　０　合计　百分比／　１　８．３　１　８．３　５　４１．５　３　２５　１　８．３　１　８．３　从雷击跳闸故障发生月份来看，上半年雷击故　障均集中在６月。　表８雷击跳闸故障发生地形情况统计　从外力破坏故障发生的月份来看，３月最多，４　月次之，分别占上半年外力破坏跳闸故障的４１．５　和２５　。　表６输电线路外力破坏类型统计　从地形分析，雷击故障大多发生在位于山区的　线路杆塔上，占全部雷击跳闸的６０　。　从外力破坏类型看，风刮异物是造成线路外力　３．３．２故障特点　ａ．线路雷击故障与落雷密度关系密切，而上半　年雷击故障全部发生于６月，这与气候特点和６月　落雷次数最多有直接关系。　ｂ．输电线路遭受雷击，与所处地形有直接关　系，但不能以线路铁塔所在位置的高低作为判断铁　塔是否会遭受雷击的判断依据，河北南网５００　ｋＶ　线路雷击故障比较分散，但从统计来看，主要集中在　破坏故障的主要因素。其中风刮异物造成的线路跳　闸占７５　，吊车碰线造成的线路跳闸占１６．７　９／６。‘　３．２．２故障特点　ａ．３、４月正值春季，农闲季节，大风天气较多，　放风筝、施工作业密集，蔬菜大棚搭建以及地膜覆盖　较频繁，极易发生异物上线、吊车碰线等外力破坏跳　闸故障。　ｂ．随着河北省南部经济社会发展，城镇范围扩　大，线路保护区不断遭到基础设施建设的占用，致使　外力破坏故障多发生在城郊、开发区附近线路，且呈　逐年上升趋势。　山顶和山坡，占到故障总数的６０　。　Ｃ．从断路器保护动作情况来看，雷击故障重合　成功率较高，而在上半年１０次雷击跳闸中，线路全　部重合成功。　ｄ．绕击雷过电压是雷电绕过（下转第４２页）　・　Ｃ．输电线路外力破坏故障多为风刮异物和吊　３９　・　Ｖｏ１．３３　ＮＯ．１　Ｆｅｂ．２０１４　河北电力技术　ＨＥＢＥＩ　ＥＬＥＣＴＲＩＣ　ＰＯＷＥＲ　第３３卷第ｌ期　２０１４年２月　投运的２２０　ｋＶ基建期变电站和一座正在运行的１１０　多点接地查找新方法在实践应用中得到了检验，特　别是在不停电情况下，为查找电压互感器二次回路　两（多）点接地提供了有效、便捷手段。确保电压互　感器二次回路仅一点接地，严防保护不正确动作，保　证电网安全稳定运行。　参考文献：　［１］陈慈萱．电气工程基础（上册）［Ｍ］．北京：中国电力出版社，　ｇ００３．　ｋＶ变电站进行测试。在基建站通过给二次回路加压　模拟电压互感器二次回路正常运行状态，同时分别模　拟Ｎ６００网络一点接地和多点接地进行测试，结果显　示该方法对一点接地和多点接地都能很好的识别，对　接地支路也能方便快速的查找。在运行站将该新的　查找方法和电流法进行对比测试，该方法能准确的对　一点接地进行识别，且注入回路的直流量对保护向量　没有任何影响。试验证明该方法能可靠、简便、快速　的对电压互感器二次回路接地情况进行识别，并能减　少拆解线和试验工作量，避免误拆线、误接线的风险。　［２］钟文华．电压互感器二次回路Ｎ６００多点接地查找及处理［Ｊ］，　四川电力技术，２０１２，３５（１１）：７７—７９．　Ｅ３］　张　海，覃春风．ＴＶ二次回路多点接地的查找方法ＥＪ］．电‘Ｉ＝技　术，２００９，（１１）：６８—６９．　［４］李邦云，左可飞，罗达．分散式５００　ｋＶ变电站电压互感器二　４　结束语　—次回路一点接地的改进［Ｊ］．电力自动化设备，２０１ｏ，３０（８）：１４２　１４３，１４７．　电压互感器二次回路两（多）点接地对继电保护　具有较大的潜在威胁，在运行中需要加强电压互感　Ｅ５］赵武智，高昌培，林虎．电压互感器二次回路点接地检查及查　找多个接地点方法ＥＪ３．电力自动化设备，２０１０，３０（６）：１４８—１５０．　器二次回路接地点的检测与管理。一点接地检查及　・—　一本文责任编辑：丁　力　＋・・＋一＋＊＋　——　＋一＋一－４－一＋一＋一＋一＋一－Ｉ－　（上接第３９页）　ｃ．加强线路防风偏治理及研究工作，对运行线　路要按照新的设计规范校核线路风偏摇摆角，提高　风压不均匀系数至Ｏ．７５，风速按实际导线高度校验，　避雷线直接击中导线出现的雷过电压，与雷电流幅　值、线路防雷保护角等因素有关，主要发生在单回线　路两边相和双回路塔的中相，雷电流幅值主要集中在　２０￣６０　ｋＡ，在上半年的雷击跳闸中均为绕击所致。　３．３．３故障原因分析　在历年输电线路故障跳闸统计中，雷击跳闸故　障均占第ｌＯ位。主要原因为输电线路暴露于大自　然中，途径高山大岭、空旷田野，而大部分雷害集中　在山区和平原空旷地带，山区雷电活动频繁、平原空　旷易遭受雷击。另外土壤电阻率高、线路耐雷水平　低、防雷效果差也是输电线路雷击故障发生不可避　免的原因。　对校验不满足要求的直线塔采取加装重锤措施，耐　张塔采取调整引流弧垂，加装跳线绝缘子等措施进　行治理，提高线路防风偏能力。　ｄ．加大线路防外力破坏工作力度，在３、４月要　加大线路的巡视密度，做好城乡结合，郊区等线路所　处地膜大棚等异物区、通道内施工区域、铁塔围挡区　域的统计，加强护电宣传工作。发动属地人员，缩短　巡视周期，对发生的异常、潜在的风险及时防控。’　ｅ．线路防雷击故障方面，通过雷电定位系统积　累线路所经区域落雷情况，掌握雷击与雷电流强度、　地形及线路结构的关系。加强接地装置的检查和维　护，及时完成接地电阻测试和接地体检查工作，尤其　是处于山区的铁塔，对不符合要求的铁塔接地在每　年５月底前完成治理。　４　防控措施及建议　ａ．每年上半年要加强重要输电通道的运维管　理，根据总结分析结果，制定月度重点巡视项目，对　易覆冰区、舞动区、外力破坏多发区加强特巡和观　测，总结经验，制定针对性的防控措施。　５　结束语　统计分析近年河北南网１—６月超高压输电线　ｂ．加强线路防舞动、防冰闪治理工作，积累覆　冰区域运维资料，对发生舞动、冰闪故障的线路区　段，采取加装回转式间隔棒、相间间隔棒、更换为倒　路故障类型和特点，从统计分析中查找故障发生的　规律和典型故障的原因，提出线路在上半年月度运　行维护的重点和要求，制定针对性的差异化运维措　Ｖ串绝缘子或插花式防冰型绝缘子等防舞动、防冰　闪改造差异化措施，加大防舞、防冰等技防研究，有　效提高线路抵御恶劣天气能力，降低绝缘子表面积　覆冰雪水平。　・　４２　・　施，为下一步改善线路运行环境，减少跳闸故障对电　网的影响提供参考。　本文责任编辑：王洪娟