楊珂 張燁

（國(guó)網(wǎng)江西省電力公司贛州供電分公司運(yùn)維檢修部 江西贛州 341000）

基于輸電線路安全運(yùn)行的研究

楊珂 張燁

（國(guó)網(wǎng)江西省電力公司贛州供電分公司運(yùn)維檢修部 江西贛州 341000）

輸電線路的運(yùn)行情況對(duì)整個(gè)電網(wǎng)的正常運(yùn)行均有比較大的影響，輸電線路作為電能運(yùn)輸、交換和分配的基本載體，對(duì)電網(wǎng)的可靠性有比較大的影響?；诖?，本文對(duì)輸電線路安全運(yùn)行進(jìn)行研究。

輸電線路；安全運(yùn)行；研究

輸電線路由于覆蓋范圍比較廣，所經(jīng)過(guò)區(qū)域的地理環(huán)境均較為復(fù)雜，很容易受到惡劣氣候的影響。尤其是當(dāng)一些特高壓線路密集布置時(shí)，如果受到極端天氣影響很容易出現(xiàn)多回路跳閘的情況。因此，做好輸電線路的安全預(yù)防工作，保證電網(wǎng)的穩(wěn)定運(yùn)行一直是線路維護(hù)工作的重點(diǎn)。

1 輸電線路在實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中的重要性

在當(dāng)前的輸電工程中，輸電線路的安全性對(duì)整個(gè)電力系統(tǒng)的運(yùn)行安全有著極為重要的影響作用。當(dāng)輸電電路出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)，人們的日常生產(chǎn)和實(shí)際生活必然會(huì)受到較大影響。輸電線路出現(xiàn)問(wèn)題可能致使大型工廠出現(xiàn)停產(chǎn)，進(jìn)行產(chǎn)生較大的經(jīng)濟(jì)損失，更會(huì)引發(fā)事故，甚至?xí)?duì)斷電區(qū)域的居民生命安全產(chǎn)生極大的威脅。譬如，在礦井下作業(yè)的工人遭遇斷電將會(huì)使得依靠電力維持空氣流動(dòng)的空壓機(jī)停止運(yùn)行；而在建筑行業(yè)中，一旦出現(xiàn)停電，則可能使得高空中的建筑材料墜落，對(duì)地面人員的生命安全造成了極為威脅。另外，輸電線路故障對(duì)于輸電系統(tǒng)自身也是一種較大的威脅[1]。而當(dāng)輸電線路存在短路時(shí)，則可能是線路局部溫度快速上升，進(jìn)而引發(fā)火災(zāi)。斷裂的輸電線路也可能電傷周?chē)木用??？傊?，輸電線路一旦出現(xiàn)嚴(yán)重故障將會(huì)引發(fā)一系列反應(yīng)，甚至?xí)沟幂旊娤到y(tǒng)完全崩潰，對(duì)多個(gè)地區(qū)的居民以及工業(yè)生產(chǎn)造成極大的影響作用?；诖耍仨毘浞直Ｕ陷旊娋€路的安全性。

2 輸電線路中較為常見(jiàn)的安全隱患

2.1 冰雪災(zāi)害

近年來(lái)受到全球氣候變化的影響，覆冰災(zāi)害已經(jīng)成為當(dāng)前影響電力系統(tǒng)安全運(yùn)行的重要因素。僅僅在2014年一年時(shí)間內(nèi)受到冰雪災(zāi)害影響的輸電線路遍布重慶、湖南、湖北以及江西等多地，受災(zāi)數(shù)量更是超過(guò)了211條，部分輸電線路出現(xiàn)了冰閃和舞動(dòng)現(xiàn)象，而有的線路甚至出現(xiàn)了倒塔和斷線的基本現(xiàn)象。實(shí)際情況如圖1所示。

圖1 冰雪災(zāi)害造成的影響

根據(jù)冰閃的基本原理分析發(fā)現(xiàn)，輕覆冰條件下絕緣子的閃絡(luò)仍是冰污結(jié)合形成的閃絡(luò)，與絕緣子表面積污、冰電導(dǎo)率等密切相關(guān)，而冰閃現(xiàn)象往往發(fā)生在冰雪融化期間，而防電弧順著絕緣子表面逐漸蔓延。經(jīng)過(guò)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，大量線路被冰雪完全覆蓋之前，絕緣子表面都存在一定數(shù)量的污穢物質(zhì)，而在被冰雪覆蓋過(guò)程中，過(guò)冷卻水的電導(dǎo)率和當(dāng)時(shí)的周?chē)髿猸h(huán)境參數(shù)有極大的關(guān)聯(lián)，而對(duì)于冰閃特性產(chǎn)生較大影響的污穢物質(zhì)其實(shí)是之前已經(jīng)存在的污穢物質(zhì)和冰雪覆蓋過(guò)程中濕污沉降的疊加。此時(shí)，冰層之中的導(dǎo)電離子將會(huì)逐漸向表面遷移，從而使得冰層表面的導(dǎo)電離子濃度不斷增加，一旦冰層融化將會(huì)形成高導(dǎo)電率的水膜，從而使得冰閃電壓極具降低[2]。而避免冰閃現(xiàn)象的基本方式便是增加線路污穢的清掃，譬如當(dāng)塔頭的間隙尺寸允許時(shí)，可以適當(dāng)增加絕緣子的片數(shù)和串長(zhǎng)，并且在冰雪冰凍天氣之前完成污穢物質(zhì)的清掃。而在重覆冰條件下所形成的絕緣子閃絡(luò)和冰柱的基本形狀以及冰凌橋接程度存在極為密切的關(guān)聯(lián)，而防電弧則會(huì)順著冰柱和冰凌橋接面逐漸發(fā)展。通常來(lái)說(shuō)，輸電線路的覆冰厚度往往會(huì)隨著線路所處區(qū)域海拔高度的增加而不斷增加，而對(duì)于覆冰厚度產(chǎn)生影響的主要因素是低溫冰凍天氣的持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)短。

2.2 山火燃燒輸電線路

近幾年部分地區(qū)的滿山大火常常發(fā)生，該種現(xiàn)象對(duì)輸電線路實(shí)際運(yùn)行的安全性產(chǎn)生了極大地影響作用。根據(jù)相關(guān)記載，南方電網(wǎng)在2010年1～3月之間，電壓為220kV和500kV的輸電線路受到山火影響出現(xiàn)跳閘現(xiàn)象的便分別為68次和60次，山火引發(fā)的單相跳閘重合閘成功率是52%，而多相電跳閘重合的成功幾率僅僅為36.7%。而在2014年一月，受到當(dāng)時(shí)干燥天氣的影響，湖南、湖北、江西、四川以及福建等地出現(xiàn)了大量山火，超過(guò)500kV的輸電線路之上便出現(xiàn)山火223起，受此影響出現(xiàn)線路跳閘或者緊急停運(yùn)的次數(shù)便達(dá)到了67次，重合閘退出甚至達(dá)到了63次。對(duì)所有山火發(fā)生基本原因進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)主要有以下兩點(diǎn)：①伴隨著當(dāng)前電力系統(tǒng)的不斷發(fā)展，輸電線路大量經(jīng)過(guò)植被茂盛的林區(qū)；②由于冬季氣候干燥，而春季又是祭祀季節(jié)，因此山火發(fā)生的幾率大大增加。

2.3 強(qiáng)風(fēng)對(duì)于輸電線路的巨大影響作用

隨著電力系統(tǒng)規(guī)模的不斷發(fā)展，極端天氣發(fā)生幾率增加，輸電線路受到強(qiáng)風(fēng)影響出現(xiàn)跳閘的現(xiàn)象越來(lái)越多。根據(jù)國(guó)家電網(wǎng)部門(mén)的相關(guān)統(tǒng)計(jì)，在2004～2007年間，500kV以上的輸電線路受到強(qiáng)風(fēng)影響出現(xiàn)跳閘的次數(shù)多達(dá)79次，更出現(xiàn)了53次的事故。作為典型代表的是2008年八月二十一日，華北電網(wǎng)500kV的輸電線路出現(xiàn)了3次跳閘，總損失功率達(dá)到了283萬(wàn)kV，而系統(tǒng)的頻率更是降到了49.88Hz。而于9月17日東北電網(wǎng)受到強(qiáng)風(fēng)影響出現(xiàn)跳閘現(xiàn)象，致使電網(wǎng)低頻49.64Hz運(yùn)行大約兩分鐘。隨著時(shí)間推移，2013年受到強(qiáng)風(fēng)影響出現(xiàn)線路跳閘的現(xiàn)象進(jìn)一步增加，多次受強(qiáng)風(fēng)影響出現(xiàn)跳閘對(duì)我國(guó)的電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行產(chǎn)生了巨大影響。

2.4 雷擊對(duì)于輸電系統(tǒng)的巨大影響

根據(jù)國(guó)家電力系統(tǒng)的基本統(tǒng)計(jì)，輸電線路在2011～2013年之間，每年遭受雷擊引發(fā)的輸電線路跳閘次數(shù)占總跳閘次數(shù)的幾率分別為51.7%、49.3%和47.6%。由此可以發(fā)現(xiàn)，雷擊依然是我國(guó)當(dāng)前線路跳閘的主要原因。根據(jù)相關(guān)調(diào)查結(jié)果可以發(fā)現(xiàn)，隨著電壓的不斷上升，繞擊跳閘占雷擊跳閘的幾率也在不斷增加。

3 推動(dòng)運(yùn)維大數(shù)據(jù)綜合分析系統(tǒng)的建立

3.1 加快自動(dòng)化裝置和機(jī)械化檢修設(shè)備的研究

隨著我國(guó)輸電線路電壓等級(jí)的提升，輸電線路數(shù)量和長(zhǎng)度的增加，應(yīng)當(dāng)進(jìn)一步加強(qiáng)輸電線路巡檢和檢測(cè)設(shè)備的自動(dòng)化和機(jī)械化建設(shè)。在輸電線路檢測(cè)過(guò)程中應(yīng)當(dāng)充分利用通信和計(jì)算機(jī)計(jì)算，推動(dòng)智能化輸電網(wǎng)絡(luò)的建成，而在檢修裝備建設(shè)過(guò)程中，則可以借助直升機(jī)和絕緣斗臂車(chē)提升設(shè)備的安全性和便捷性。

3.2 推動(dòng)多種監(jiān)測(cè)方式一體化系統(tǒng)的建成

受到自然災(zāi)害和極端天氣的影響，常規(guī)檢測(cè)設(shè)備往往會(huì)受到較大限制，而為了有效提升監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的工作效率，應(yīng)當(dāng)借助衛(wèi)星系統(tǒng)以及其他多種監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，形成一體化監(jiān)測(cè)體系，從而為輸電線路搶修提升更加準(zhǔn)確有效的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)。

3.3 推動(dòng)輸電線路一體化運(yùn)維體系的建立

運(yùn)維體系分別有感知監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、故障分析系統(tǒng)以及檢修運(yùn)維系統(tǒng)組成，而對(duì)于輸電線路感知和監(jiān)測(cè)的充分融合形成低空立體化系統(tǒng)。巡檢系統(tǒng)包括無(wú)人機(jī)、直升機(jī)以及機(jī)器人等，而在線監(jiān)測(cè)裝置則主要包含監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、各種檢測(cè)設(shè)備以及儀器。在狀態(tài)分析和故障預(yù)警過(guò)程中則通過(guò)對(duì)輸電線路全部數(shù)據(jù)的分析，找尋故障產(chǎn)生的基本規(guī)律，建立起完善的故障分析模型，最終形成故障判斷和預(yù)警體系。

4 結(jié)論

綜上所述，為了保證輸電線路的安全運(yùn)行，要對(duì)常見(jiàn)的線路危害進(jìn)行分析，引入現(xiàn)代化的信息系統(tǒng)和信息技術(shù)，加強(qiáng)機(jī)械化檢修設(shè)備和自動(dòng)化檢測(cè)設(shè)備的研究，建立一體化運(yùn)行體系，保證輸電線路安全運(yùn)行。

[1]胡毅.影響送電網(wǎng)安全運(yùn)行的有關(guān)問(wèn)題及對(duì)策[J].高壓技術(shù)，2005（04）：77～78.

[2]吳田，阮江軍，張?jiān)?，?輸電線路因山火跳閘事故統(tǒng)計(jì)特性與識(shí)別分析[J].電力系統(tǒng)保護(hù)與控制，2012（10）：138～143.

TM755

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1004-7344（2016）05-0104-02

2016-2-5

楊珂（1984-），男，江西萍鄉(xiāng)人，高級(jí)工程師，大專(zhuān)，從事電力線路110kV及以上電壓等級(jí)輸電線路的運(yùn)行維護(hù)、檢修、工程質(zhì)量管理工作。