云南電網(wǎng)有限責(zé)任公司德宏供電局 馬江輝

1 架空輸電線路中存在的安全隱患

架空輸電線路在運(yùn)行過(guò)程中受到不同因素的影響，可能存在一定的安全隱患，常見(jiàn)的故障隱患類型包括：非金屬性短路。在線路中，不同電位之間通過(guò)過(guò)渡電阻連接，造成短路故障。該情況下，過(guò)渡電阻大于0，并且影響持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)，整體危害性較大；金屬性短路。在輸電電路中，不同電位之間存在金屬導(dǎo)體連接，連接處導(dǎo)體的電阻為0，使該處的瞬時(shí)電流非常大，從而使電路出現(xiàn)自動(dòng)斷開(kāi)的情況。該故障隱患不僅會(huì)對(duì)區(qū)域的供電情況產(chǎn)生影響，嚴(yán)重情況下會(huì)造成火災(zāi)等危險(xiǎn)現(xiàn)象發(fā)生，為周圍的居民和用戶帶來(lái)安全威脅；相間短路故障。在三相對(duì)稱交流電源中，火線未負(fù)載的情況下相連，造成嚴(yán)重的短路現(xiàn)象。短路情況下產(chǎn)生大電火花容易引發(fā)火災(zāi)和爆炸；單向接地故障。在氣候、環(huán)境、濕度等因素的影響下，電力主線間歇性超值，從而使高壓擊穿故障的概率增大，影響環(huán)境安全。

2 架空輸電線路故障點(diǎn)定位分析

2.1 定位流程

電網(wǎng)不斷發(fā)展和應(yīng)用，使目前需要運(yùn)維和檢修的線路數(shù)量不斷增多，為使有限的運(yùn)維資源實(shí)現(xiàn)較為理想的維修處理效果，應(yīng)合理調(diào)整檢修測(cè)量，并設(shè)定合理的故障定位流程，從而提高故障檢測(cè)效率[1]。在輸電線路檢修過(guò)程中，一方面，需要調(diào)整檢修順序，在完成線路狀態(tài)評(píng)估后，調(diào)整線路檢修次序，結(jié)合該區(qū)段的實(shí)際情況以及標(biāo)準(zhǔn)化檢修方案，設(shè)置針對(duì)性故障識(shí)別和定位方法，降低故障定位偏差，提高實(shí)際的檢修效率。另一方面，由于電路運(yùn)維檢修過(guò)程中涉及不同技術(shù)類型，需要不同部門共同協(xié)調(diào)構(gòu)建恰當(dāng)流程。在線路發(fā)生故障后，需要管理部門將信息上傳到控制部門，并做好安全保護(hù)工作，同時(shí)收集相關(guān)信息，明確故障的區(qū)段和具體位置以及故障類型。組織維修團(tuán)隊(duì)前往現(xiàn)場(chǎng)觀察實(shí)際情況，并制定維修方案，完成檢修工作后需要按照實(shí)際情況編寫(xiě)故障報(bào)告，上報(bào)后結(jié)束本次維修工作。

2.2 定位方法

一是故障錄波測(cè)距分析法。在變電站中安裝故障錄波設(shè)備，該設(shè)備能夠?qū)﹄娐分须妷汉碗娏鞯葏?shù)進(jìn)行精準(zhǔn)識(shí)別并記錄。在發(fā)生故障后，由于瞬時(shí)電流升高，電氣量會(huì)發(fā)生較大的變化，在記錄中查找變化時(shí)間等數(shù)據(jù)，能夠計(jì)算線路故障點(diǎn)和變電站的距離，從而推算故障的明確位置。正常情況下，故障錄波器完成采樣，按照順序依次并重復(fù)啟動(dòng)記錄相關(guān)數(shù)據(jù)，故障記錄器記錄周期如圖1所示。

圖1 故障記錄器記錄周期

在不同區(qū)段中，主要的采集數(shù)據(jù)類型存在一定差異。故障錄波器不同時(shí)段采集數(shù)據(jù)類型如表1所示。

表1 故障錄波器不同時(shí)段采集數(shù)據(jù)類型

故障錄波器將數(shù)據(jù)收集到的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為錄波波形，使實(shí)際的故障觀察難度降低，借助故障波形變化情況，能夠判斷電流故障的單子類型以及線路連接情況，幫助提高故障查詢和判斷效率。

二是保護(hù)測(cè)距分析法。在繼電保護(hù)裝置內(nèi)的計(jì)算模塊中，按照故障情況，選擇適當(dāng)?shù)木嚯x檢測(cè)計(jì)算方法[2]。以阻抗法測(cè)距為例進(jìn)行分析，在測(cè)距時(shí)主要使用反映工頻基波量等方法完成計(jì)算，同時(shí)借助單端或雙端的方式測(cè)量實(shí)際參數(shù)。在計(jì)算時(shí)，假設(shè)故障條件為：三相對(duì)稱、工頻基波量、忽視過(guò)渡電阻和故障諧波等因素。在該條件下，電路設(shè)計(jì)示意圖如圖2所示。

圖2 電路設(shè)計(jì)示意圖

設(shè)置故障點(diǎn)為F，能夠得到關(guān)于雙端有源輸電線路端頭故障后電壓UM，UM的公式（1）：

式（1）中：IM為故障后的電路中的電流；IFA為故障電流；RF為故障電阻；p為故障點(diǎn)相對(duì)距離；ZL為MN 之間的阻抗；IFA為M 端的電流變化情況；DA為故障電流分支系數(shù)。

三是行波測(cè)距分析法。在計(jì)算時(shí)，利用波速和波阻抗等相關(guān)參數(shù)。計(jì)算波速v，使用公式（2）：

式（2）中：電路中的能量傳輸主要形式為電磁波，計(jì)算電磁波速度時(shí)，使用單位時(shí)間內(nèi)傳輸距離完成計(jì)算，x為傳輸距離；t為傳輸時(shí)間。由于電磁波傳輸過(guò)程中主要受到介質(zhì)影響，εr為導(dǎo)線中的介電常數(shù)，μr為相對(duì)導(dǎo)磁系數(shù)，在架空電路中，二者均為1，因此，波速與真空光速相等。

計(jì)算波阻抗Z時(shí)，使用公式（3）：

式（3）中：L0為架空線路單位長(zhǎng)度電感；CO為對(duì)地電容；μ0為真空狀態(tài)下的磁導(dǎo)系數(shù)；ε0為真空狀態(tài)下的介電常數(shù)；hd為導(dǎo)線平均高度；r為導(dǎo)線半徑。

測(cè)距時(shí)，使用公式（4）：

式（4）中：x為故障點(diǎn)和測(cè)量端的距離；v為波速；t1為第一個(gè)故障暫態(tài)行波到達(dá)測(cè)量端的時(shí)間；t2為反射波時(shí)間。

3 案例分析

以某區(qū)域電網(wǎng)220kV架空線路故障為例進(jìn)行分析，該處電網(wǎng)出現(xiàn)以下故障，針對(duì)不同故障情況進(jìn)行分析，得到不同故障下理想的運(yùn)維與檢測(cè)方法。

3.1 外力損壞的運(yùn)維與檢修

外力損壞是在無(wú)意或蓄意下對(duì)電力設(shè)施做出破壞性行為，使設(shè)施出現(xiàn)損毀現(xiàn)象。如在違章建筑施工時(shí)，大型機(jī)械設(shè)備碰撞設(shè)備或電線，或違法人員蓄意破壞，風(fēng)箏或塑料等物品纏繞同樣會(huì)增大線路外力損壞的可能性。在外力損壞影響下，線路受到影響較為嚴(yán)重，同時(shí)維修較為復(fù)雜，會(huì)對(duì)社會(huì)帶來(lái)較大的經(jīng)濟(jì)損失。

以線路故障為例進(jìn)行分析，在2019年8月21日，線路甲跳閘，重合成功，判斷為B 相。使用三種方式測(cè)距，其中主一差動(dòng)保護(hù)測(cè)距為11.2km，主二測(cè)距7.6km，故障錄波器測(cè)距7.49km，利用軟件打印故障測(cè)距結(jié)果，明確故障定位。

運(yùn)維檢修人員按照故障定位點(diǎn)標(biāo)記，在現(xiàn)場(chǎng)尋找故障點(diǎn)具體位置，發(fā)現(xiàn)導(dǎo)線上出現(xiàn)閃絡(luò)痕跡，同時(shí)存在車輪痕跡和橡膠碎片。詢問(wèn)當(dāng)?shù)鼐用窳私獾皆搮^(qū)域在施工，并出現(xiàn)巨大的爆炸聲。判斷該故障為施工過(guò)程中機(jī)械設(shè)備與架空導(dǎo)線之間安全距離不足，導(dǎo)致出現(xiàn)放電情況，造成電壓跳閘和設(shè)備輪胎爆炸的情況。該故障為外力破壞故障，在檢修時(shí)，根據(jù)損壞情況進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)或更換，并巡檢附近線路和塔桿等基礎(chǔ)設(shè)施。在發(fā)現(xiàn)導(dǎo)線上存在雜物時(shí)應(yīng)及時(shí)清理。為避免后續(xù)再次出現(xiàn)外力損壞故障，應(yīng)當(dāng)設(shè)置標(biāo)識(shí)，提醒附近施工人員注意電線，施工時(shí)保持安全距離。

3.2 雷擊故障的運(yùn)維與檢修

架空輸電線路故障后，首先應(yīng)判斷雷擊故障類型，常見(jiàn)的雷擊故障主要有兩種，一是繞擊雷，該類型故障發(fā)生概率較大，占該區(qū)域雷電故障的90%左右。二是直擊雷，其占比約為10%。在判斷時(shí)，主要觀察和測(cè)量雷電流大小、接地電阻變化情況、接地線燒傷情況以及地形特點(diǎn)等內(nèi)容。在測(cè)量累計(jì)故障位置時(shí)，結(jié)合不同測(cè)距裝置中參數(shù)和計(jì)算結(jié)果，分析最終的故障位置，對(duì)比不同故障檢測(cè)方式的誤差情況，選擇合適的測(cè)距方式，不斷完善整體系統(tǒng)設(shè)計(jì)效果，不同裝置測(cè)距誤差對(duì)比如表2所示。

表2 不同裝置測(cè)距誤差對(duì)比

對(duì)不同裝置測(cè)距的誤差情況，發(fā)現(xiàn)其中錄波測(cè)距和主一保護(hù)測(cè)距的誤差相對(duì)較小，主二保護(hù)測(cè)距誤差相對(duì)較大。基于此，在計(jì)算和判斷時(shí)，可以選擇主一保護(hù)測(cè)距和錄波測(cè)距的方式，提高故障區(qū)域定位精準(zhǔn)度。

3.3 氣候故障的運(yùn)維與檢修

案例區(qū)域中氣候影響造成的故障主要是指臺(tái)風(fēng)故障。近年來(lái)極端天氣的發(fā)生概率不斷加大，臺(tái)風(fēng)不僅對(duì)當(dāng)?shù)鼐用竦纳顜?lái)嚴(yán)重的不良影響，同時(shí)會(huì)對(duì)架空輸電線路及基礎(chǔ)電力設(shè)施帶來(lái)巨大損害。在臺(tái)風(fēng)影響下，可能會(huì)出現(xiàn)鐵塔和線桿傾倒、線路斷線等情況，使變電站壓力失穩(wěn)，無(wú)法正常供電。臺(tái)風(fēng)故障一般為同一線路的塔桿傾倒，造成多次跳閘故障。在臺(tái)風(fēng)的影響下，空中雜物增多，容易造成瞬時(shí)接地故障和擊穿現(xiàn)象，嚴(yán)重影響線路運(yùn)行。

具體測(cè)量過(guò)程中，在2018年9月14日，乙線跳閘，重合成功，主一保護(hù)動(dòng)作，測(cè)距離為15.5km，主二保護(hù)測(cè)距為13.4km，故障相為C相。由于臺(tái)風(fēng)影響下同一電路容易多次跳閘，使測(cè)量誤差較大，可以根據(jù)導(dǎo)致區(qū)域環(huán)境，在故障現(xiàn)場(chǎng)查找具體位置。觀察電線閃點(diǎn)和損壞區(qū)域，制定恰當(dāng)?shù)木S修措施，確保電路能夠正常運(yùn)行。

4 架空輸電線路運(yùn)維與檢修實(shí)施要點(diǎn)

構(gòu)建基礎(chǔ)資料庫(kù)。電路運(yùn)維檢修過(guò)程中，需要進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，豐富的數(shù)據(jù)庫(kù)能夠幫助提高數(shù)據(jù)誤差判斷準(zhǔn)確度，同時(shí)為故障維修方案提供依據(jù)，降低維修難度，提高實(shí)際的運(yùn)維效率。在具體設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)基于安全性原則合理設(shè)計(jì)，結(jié)合當(dāng)?shù)氐膶?shí)際氣候及環(huán)境變化情況，調(diào)整電路連接方式，同時(shí)增設(shè)保護(hù)角等裝置，提高電路安全性。

提高線路檢修技術(shù)水平。電力企業(yè)應(yīng)注重提升檢測(cè)人員技術(shù)水平，定期引進(jìn)新的電路檢修技術(shù)或設(shè)備，提高實(shí)際的運(yùn)維效率。電力企業(yè)可以將智能技術(shù)引入到電路運(yùn)維檢修中，利用智能識(shí)別手段，準(zhǔn)確識(shí)別并定位故障區(qū)域，并提供相應(yīng)的維修處理方案，提高實(shí)際的運(yùn)維效率。

設(shè)立監(jiān)管部門，為降低人為損壞對(duì)電路帶來(lái)的影響，應(yīng)設(shè)置專門的監(jiān)督管理部門，分別負(fù)責(zé)不同線路的檢查和監(jiān)督工作，及時(shí)做好電路安全保護(hù)相關(guān)知識(shí)宣傳，同時(shí)嚴(yán)格監(jiān)管破壞和盜竊電路等不法行為，保持電路運(yùn)行的穩(wěn)定性。

5 結(jié)語(yǔ)

在架空電路運(yùn)維與檢修的過(guò)程中，相關(guān)運(yùn)維管理人員應(yīng)采取恰當(dāng)?shù)墓收隙ㄎ环绞?，并合理判斷電路故障的原因及?shí)際影響情況，科學(xué)制定合理的維修管理方案，以保障架空電路的正常運(yùn)行。電力企業(yè)應(yīng)該重視提升維修人員的技術(shù)水平，強(qiáng)化故障預(yù)防管理，降低電路故障帶來(lái)的損失和不良影響，促進(jìn)供電企業(yè)的長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展。