盧銀均，李翊嘉，姜金節(jié)，唐 詩，鄧宗瑋

（國網(wǎng)湖北省電力有限公司荊門供電公司，湖北 荊門 448000）

0 引言

輸電線路作為電力輸送的重要通道，由于線路多暴露在野外，受自然因素、人為破壞等影響易發(fā)生線路跳閘故障，嚴重影響電力輸電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行。由于影響輸電線路跳閘的原因眾多，存在區(qū)域性的特點，通過分析輸電線路跳閘的主要原因，找出線路運檢中存在的不足，進而有針對性地開展輸電線路故障防控工作十分重要［1-2］。

以湖北荊門地區(qū)輸電線路故障跳閘情況為研究對象，分別分析外力破壞、雷擊、鳥害和設備本體故障等對輸電線路安全穩(wěn)定運行的影響，并分別從線路隱患排查、差異化防治和新技術應用等方面提出切實可行的措施。

1 輸電線路主要故障原因分析

根據(jù)故障原因分析可知，導致線路跳閘的主要原因為外力破壞、雷擊、鳥害和設備本體故障。

1.1 外力破壞故障分析

從外力破壞跳閘類型上來看，近七年累計發(fā)生外力破壞事件57 次，其中線下大型機械（吊車、泵車、翻斗車、挖機）作業(yè)造成線路跳閘占64.91%，如圖1 所示。電力設施保護區(qū)內(nèi)大型施工機械違規(guī)作業(yè)以及超高樹障砍伐管控不到位是誘發(fā)外力破壞事件發(fā)生的主要原因。

圖1 線路外力破壞故障原因分析

從往年外力破壞跳閘數(shù)據(jù)分析來看，2016 年外力破壞形勢最為嚴峻，主要是三環(huán)線施工、棗潛高速和蒙華鐵路的開工建設，流動外力破壞和固定外力破壞沒有得到有效防控，隨著成立外力破壞防治專班和相應的技術防范措施實施，固定外力破壞得到有效控制，外力破壞以大型施工機械違規(guī)作業(yè)流動外力破壞為主。

從事故發(fā)生區(qū)域來看，由于大型作業(yè)施工主要集中在城區(qū)、工業(yè)園區(qū)和大型基建項目等建設施工較為頻繁的區(qū)域，城區(qū)為外力破壞高發(fā)區(qū)。在城郊鄉(xiāng)村區(qū)域主要以砍伐樹障、山火以及線下釣魚等為主。

1.2 雷擊故障分析

按電壓等級進行分析，35 kV 的跳閘次數(shù)遠高于110 kV和220 kV線路，如圖2所示。主要原因為35 kV線路未全線架設避雷線，對雷擊的防護能力不足。110 kV 線路耐雷水平低于220 kV 線路，故其雷擊跳閘事故率較220 kV雷擊跳閘事故率高。

圖2 輸電線路百公里雷擊跳閘次數(shù)

從往年雷擊跳閘次數(shù)來看，整體上呈現(xiàn)降低趨勢，主要是由于線路雷擊絕緣水平得到提高，防雷措施得到有效運用。如在220 kV 線路上安裝避雷器、可控避雷針及耦合地線等裝置；對山地等高接地電阻率桿塔進行石墨接地極改造，降低接地電阻；開展接地極開挖檢查和隱患消缺；及時更換老舊絕緣子串等工作的開展，有效提高了線路耐雷水平，降低了整體跳閘率。

從雷擊跳閘事故發(fā)生區(qū)域來看，雷擊故障多發(fā)生在山區(qū)，主要原因是山區(qū)土壤電阻率高，桿塔相對高差大，線路反擊耐雷水平降低；在山坡處的線路由于地面坡度使避雷線對導線的保護作用減弱，線路受到雷擊的概率大增。就地區(qū)而言，鐘祥、京山和沙洋城區(qū)附近地勢平坦為丘陵地帶，較少發(fā)生雷擊。在漢江和鐘祥南湖附近水域，江河湖泊自身具有引雷效應，位于跨越漢江的跨江塔較高容易引起雷擊，位于湖心或者湖泊周圍空曠的地帶桿塔作為突出物容易形成引雷孤島，造成雷擊跳閘。雷擊跳閘區(qū)域分布如圖3所示。

圖3 雷擊跳閘區(qū)域分布

1.3 鳥害故障分析

從電壓等級來看，35 kV 線路發(fā)生鳥害跳閘的次數(shù)為0，主要原因是35 kV 線路多為水泥電桿和鋼管桿，鳥類在此類桿塔上不易筑巢，加上35 kV 線路桿塔較少、鳥巢得到及時清理，故未發(fā)生鳥害事故。110 kV線路鳥害跳閘數(shù)量是220 kV線路的2倍，主要由于110 kV桿塔高度較220 kV更矮，適合喜鵲、烏鴉等小型鳥類和水鳥的筑巢和塔上活動，同時110 kV線路桿塔數(shù)量多和覆蓋的區(qū)域廣，發(fā)生鳥害的概率更大。線路鳥害跳閘事故年度分析如圖4 所示。

從鳥害跳閘年度分析來看，隨著近年來電網(wǎng)的快速發(fā)展和生態(tài)環(huán)境的改善，鳥類在電力線路附近活動日益增多，由鳥類筑巢、排便引起的線路跳閘次數(shù)上升較為明顯，在近年采取相關措施后鳥害跳閘次數(shù)下降，鳥害占比呈下降趨勢。

圖4 線路鳥害跳閘事故年度分析

從鳥害故障發(fā)生區(qū)域來看，鳥害高發(fā)區(qū)發(fā)生在人員稀少的河流、湖泊、水庫及魚池等水源漁產(chǎn)豐富和農(nóng)田區(qū)域附近，鳥類遷徙的通道等為鳥害典型地域。在鐘祥地區(qū)鳥害發(fā)生在南湖和漢江等水域附近，鳥類活動頻繁；京山地區(qū)鳥害故障發(fā)生地點附近都有小水系和水庫湖泊，鳥類遷徙通道內(nèi)鳥在桿塔上筑巢和停留，容易發(fā)生筑巢樹枝造成短路和排便造成絕緣子閃絡。

通過對荊門地區(qū)的鳥類進行觀察，烏鴉、喜鵲、黑鹮、白鷺等是主要鳥種，烏鴉、喜鵲喜歡在桿塔上筑巢，巢由樹枝雜亂堆搭，且具有集群活動、鳥巢拆后又會發(fā)生重新筑巢的習性，易發(fā)生筑巢樹枝造成絕緣子短路以及排便造成絕緣子積污嚴重；黑鹮、白鷺的體型較大，會造成鳥體短接類故障，在桿塔高處一次性排便量大，鳥便較稀且黏性強，在排便時易發(fā)生鳥糞短接空氣間隙故障。

1.4 設備本體故障分析

設備本體故障主要集中在35 kV 設備上，其中，主要故障為絕緣子炸裂、導地線斷線、避雷器擊穿和電纜頭炸裂，部分是由于線間距離不足、線夾斷裂和導線綁扎脫落等問題。

發(fā)生絕緣子炸裂主要是運行的瓷質絕緣子質量較差，達到零值后未及時更換，發(fā)生炸裂，部分線路絕緣子炸裂是由于使用了具有家族性缺陷的某電瓷廠產(chǎn)絕緣子，隨著對質量差、具有家族性缺陷絕緣子進行大修更換，近年未發(fā)生絕緣子炸裂的情況。導地線斷線故障，主要是地線發(fā)生銹蝕斷裂、導線鋼芯存在陳舊性缺陷而出現(xiàn)斷線事故，說明對導地線巡視排查和銹蝕及斷股情況研判需要強化。設備本體故障如圖5所示。

圖5 設備本體故障

電纜頭炸裂和避雷器炸裂故障主要集中在35 kV，事故原因為制造工藝不合格，如絕緣厚度不均，絕緣上有雜質、微孔以及在導電層存在小的突起等造成局部電場集中，導致局部放電，引起材料老化，最終導致?lián)舸┱?。對于電纜架空的情況，架空電纜段采用鋼絞線承力，用金屬掛鉤卡具固定的方式進行敷設，在長期遭受風力的作用下金屬掛鉤卡具對電纜外皮摩擦，造成磨損的電纜絕緣性能降低，隨著外護層隱患擴散，造成電纜本體絕緣擊穿熔斷斷線。

2 存在的主要問題

2.1 流動外力破壞管控有待加強

供電部門通過采取技防措施、安裝外力破壞在線監(jiān)測設施、進駐項目宣傳、安裝警示牌和簽訂安全協(xié)議書等工作，組織外力破壞專班對現(xiàn)有外力破壞點開展不間斷巡視，線路外力破壞跳閘形勢得到有效控制。由于市政道路、公園建設等施工項目，呈現(xiàn)點多面廣的特點，外力破壞防控形勢依舊嚴峻，特別是固定外力破壞點未經(jīng)安全培訓的新進大型作業(yè)駕駛員違章施工，流動外力破壞流動性強、防控難度大已成為當前外力破壞防控的重點和難點，需要全方位封堵防控［3］。

2.2 線路通道治理有待加大

超高樹障作為樹障跳閘的主要原因，存在樹障砍伐協(xié)調較難、超高樹障點分布廣、涉及重要線路多的特點，部分戶主漫天要價，阻撓電力部門開展通道清理，嚴重影響線路安全穩(wěn)定運行。在線路下方存在違章栽種高稈經(jīng)濟樹種以及城市園林綠化等潛在隱患，與施工方多次協(xié)調無果，聯(lián)合政府部門進行協(xié)商，取得效果不明顯，隱患點依舊存在。對于新建線路和遷改線路，對線路通道一次性清理不完全，為后期線路維護留下樹障隱患。

2.3 雷擊跳閘次數(shù)有待降低

雷擊故障多發(fā)生在多雷、土壤電阻率高、地形復雜的地區(qū)，需要針對線路具體情況提出相應的防雷措施［4-5］。在線路運行中，未嚴格按照雷區(qū)圖對線路采取差異化防雷措施，對于經(jīng)常發(fā)生雷擊事故的35 kV線路未采取有效防雷措施，雷擊跳閘未得到有效防控；對于避雷線和接地電阻合格的雷擊反擊線路，未安裝組合式防雷措施；對于可控避雷針和耦合地線等有效防雷措施未在220 kV易受雷擊線路上進行全線覆蓋。

2.4 鳥害防治措施有待完善

鳥害的發(fā)生具有季節(jié)性、區(qū)域性和重復性，但近10 年來，鳥害故障一直居高不下，鳥區(qū)圖未完善，鳥巢拆除不及時，防鳥措施需要進一步加以強化。耐張塔跳線安裝防鳥刺等措施未有效落實，部分桿塔防鳥刺和防鳥擋板措施安裝不到位，對絕緣子未起到有效保護。線路運維巡視對防鳥設施固定情況巡查不到位，出現(xiàn)防鳥刺脫落，防鳥擋板傾斜等隱患［6-7］。

2.5 設備定檢工作有待夯實

絕緣子零值監(jiān)測、耐張線夾紅外測溫和灰密、鹽密測量等線路周期性檢查工作還需要進一步做細做實。對電纜接頭、避雷器和電纜連接線夾等部位的發(fā)熱情況根據(jù)線路運行持續(xù)開展紅外測溫工作，及時掌握局部發(fā)熱隱患。對老舊線路巡查需要進一步關注導地線銹蝕和斷股情況，對線夾金具和塔材銹蝕的應及時進行更換。

2.6 檢修施工管理有待提高

從線路檢修來看，部分檢修人員在進行桿塔登桿檢查和定檢時責任心不強，應檢查的部位未檢查到位，應安裝防鳥措施的部位存在安裝位置不當、安裝數(shù)量偏少，造成防控效果不好，登塔檢查流于形式?，F(xiàn)場負責人員專業(yè)技術不扎實，對施工人員的行為未嚴格約束，施工質量得不到保障，對作業(yè)人員檢查工作和隱患匯報把關不嚴。同時存在線路定檢施工人員和驗收人員為同一批人員的情況，無法有效地發(fā)現(xiàn)問題，驗收質量不高。

3 主要防控措施

3.1 強化線路通道管控

加強流動外力破壞防控，深入施工項目部宣傳，強化外力破壞專班對外力破壞點巡查力度，加大外力破壞行政處罰力度，利用外力破壞在線監(jiān)測裝置實時監(jiān)控（圖6），實現(xiàn)外力破壞可控在控［8-10］。

圖6 外力破壞監(jiān)控線下機械活動

強化線路通道治理。建立超高樹障臺賬，安裝超高樹木警示標志牌，建立定點聯(lián)系和溝通協(xié)商機制，對超高樹障逐步清理，持續(xù)推廣“樹種替換”線路通道治理方法，提前介入新建線路通道清理，實現(xiàn)線路零隱患投運。

加大外力破壞防控宣傳。強化線路通道巡查，在魚塘、湖泊、水庫安裝警示牌，對線下大棚做好宣傳告知，清明及農(nóng)忙時節(jié)加強掃墓和秸稈焚燒等山火防控，對穿越居民區(qū)的線路對附近居民做好電力設施保護宣傳。

3.2 開展隱患差異化防治

根據(jù)鳥類習性和遷徙的周期性，提前開展鳥巢拆除和防鳥設施安裝，對靠近河流、湖泊和魚池等位置的桿塔，加大巡視頻次，對存在鳥糞污染的絕緣子及時進行更換，特別是位于耐張?zhí)€串等防鳥薄弱部位，在鳥害高發(fā)區(qū)應及時予以補裝。嚴格落實鳥害分區(qū)圖和完善鳥害防治臺賬，對位于鳥害高發(fā)區(qū)的線路對防鳥措施安裝情況進行梳理落實。

堅持開展接地極開挖檢查和接地電阻測量工作，及時消除接地極隱患，對接地電阻不符合運行要求的，要進行常規(guī)接地極和石墨接地改造。對山區(qū)雷擊區(qū)段采用“接地線+避雷器”“可控針+避雷器”等組合避雷措施。對35 kV 線路未安裝避雷線的線路采用安裝避雷器提高線路抗雷水平。

加強線路覆冰在線監(jiān)測裝置的運用，在冬季和初春季節(jié)加大對線路覆冰和舞動的巡視力度，對易舞動區(qū)開展螺栓緊固和安裝相間間隔棒來治理舞動。認真做好鹽密、灰密監(jiān)測，在重污區(qū)根據(jù)絕緣子運行狀態(tài)進行絕緣子清掃和更換絕緣子來提高抗污水平［11-14］。

3.3 加大新技術運用

利用無人機搭載可視化設備和傾斜攝影雷達對線路關鍵部位進行巡查，彌補地面巡視的不足，實現(xiàn)設備“立體化”巡視，利用無人機自主巡視技術開展線路樹障測距和圖片采集（圖7），提高線路巡視效率。在驗收階段，利用無人機進行精細驗收，提升人工巡檢和驗收的效率和質量。

圖7 無人機智能巡檢

利用現(xiàn)有的分布式故障監(jiān)測系統(tǒng)、微氣象在線監(jiān)測設備、地質變形在線監(jiān)測裝置及視頻監(jiān)控裝置等在線監(jiān)測設備，對線路運行環(huán)境進行監(jiān)控，為防舞動、防覆冰、防火提供指導，對位于塌陷區(qū)線路地質沉降進行實時監(jiān)測，提升線路智能化水平。

利用激光異物清除儀和噴火無人機設備，對線路異物進行快速及時清理，降低人員登塔清除異物與帶電導線過近的安全風險，縮短作業(yè)時間。

3.4 強化電纜運檢管理水平

常態(tài)化開展缺陷隱患排查，利用紅外測溫設備對電纜本體、電纜接頭、線夾連接部位及避雷器等附屬設施進行檢測，對前期不符合標準的電纜線路進行電纜標準化建設，對電纜進站采用金屬抱箍固定或者架空電纜進行改造。

對冷縮型電纜終端，在施工時要做好安裝工藝現(xiàn)場監(jiān)督，加大對電纜終端頭進行帶電檢測，及時發(fā)現(xiàn)電纜傘裙、主絕緣等局部過熱等電壓型致熱隱患，及時更換處理存在隱患的電纜終端頭。

建設專業(yè)化的電纜運檢管理隊伍，從電纜故障檢測、電纜施工和驗收及電纜運行維護等方面提升專業(yè)人員技能水平，科學有效開展電纜運檢工作。

3.5 細化線路運檢管理

理順線路運維檢修管理思路，化繁為簡，讓班組將精力用在線路運維檢修上。完善PMS數(shù)據(jù)臺賬和線路圖紙檔案管理，切實做到線上臺賬真實可用，線路技術資料可閱可查。

強化輸電專業(yè)人員技術管理水平和責任心培養(yǎng)，開展實用性強、有針對性的培訓課程，增加現(xiàn)場督導檢查頻次，加強作業(yè)過程施工質量管控，對不按要求施工的、定檢未落實到位的要及時予以糾正落實。

對外部施工人員實行考核淘汰制度［15］，對每次定檢和檢修的施工質量進行驗收考核，多雇傭責任心強、專業(yè)技術扎實的施工人員，對責任心不強的人員淘汰出檢修隊伍。在施工與驗收隊伍選擇上，盡量避開同一支隊伍同一組人員。

4 結語

由于各地區(qū)地理區(qū)域、人文氣象等因素各不相同，輸電線路跳閘原因和分布也存在差異，根據(jù)故障原因對電網(wǎng)運行風險進行分析，從源頭上提出有效的防控措施，確保電力主網(wǎng)安全穩(wěn)定運行。