输电线路安全的影响因素分析及防治措施
摘 要:输电线路作为电网重要的基础设备,它覆盖范围广,大多在野外运行,会受到各种恶劣环境的破坏,在运行过程中面临多种风险,与电网的安全运行具有直接关系。因此研究影响输电线路的安全因素,并对输电线路运行中的风险采取防治措施非常必要。本文阐述了雷电、强风、冰雪、污闪等因素对输电线路安全的影响,并提出了几点防治措施,给输电线路运维管理工作提供参考。
关键词:输电线路;安全;雷击;强风;防治措施
输电线路大部分长期运行在露天环境,其杆塔、金具、绝缘等构成部件会受到雷电、强风、冰雪、污闪等因素影响。从近年来的停电事故来看,由于输电线路遭受雷击而跳闸、冰雪天气引起输电线路杆塔倒塌、台风导致大面积停电等事故时有发生。这些外部环境会使得输电线路的构成部件会加速老化或直接遭受破坏,从而导致输电线路发生故障。而输电线路修复故障所花费的时间较长,容易导致大面积用户的停电事故,因此保证输电线路的安全是供电企业运维工作中的重中之重。
1 输电线路安全的影响因素
1.1 雷击
输电线路受雷击的影响主要包括直击雷过电压以及感应雷过电压。直击雷过电压是由于雷电直接击中输电线路,导致输电线路的电压超过设备的允许范围,使得绝缘遭受破坏。直击雷事故破坏程度较高,不过其发生的概率较低,输电线路主要受到感应雷过电压的影响。感应雷过电压的形成过程为,当雷云对地放电以及雷云之间发生放电时,根据电磁感应效应原理,输电线路上会感应出过电压。因此,无论是雷云对地闪击还是雷云之间闪击,都很可能引起输电线路发生灾害,同时破坏范围较大,可能在多个部位同时激发出输电线路的过电压现象。遭受了雷电过电压的输电线路绝缘很容易被击穿,进而发生闪络、断线等现象,因此必须对感应雷过电压采取有效的抑制措施。
1.2 鸟害
对于体型较大的鸟类,当其在飞行过程中处于导线之间时,可能造成相间短路故障或者是单相接地故障。另外,鸟类喜欢在电力设备的铁架上筑巢,如下图所示。
鸟类筑巢的材料包括树枝、枯草、铁丝等材料,鸟巢可能导致输电线路之间的绝缘安全距离缩短,在天气潮湿或者风比较大的气候条件下,同样可能引起电力设备带电部位发生相间故障或者接地故障。复合绝缘子表面的复合材料也有可能被鸟类啄坏,使得绝缘子内部暴露、绝缘性能遭受破坏,甚至引起掉串事故。另外,鸟巢架设在输电线路的杆塔上,也会吸引蛇类以及其他以鸟类为食的动物爬上铁架,这些外来的小动物也有可能接触到导体造成接地短路故障或相间短路故障。
1.3 强风
在强风条件下,紧凑型的线路杆塔上的导线受到风吹而摆动,保险之间的绝缘距离会降低,在正常等下的情况下也有可能发生相间短路故障。对于风力较大的台风或者龙卷风,在平坦地带或者风口处,其最大瞬时风速可以在50m/s以上,具有很大的破坏力。根据输电线路杆塔的设计,难以抵抗这种程度的风力,容易发生倒塔事故。
1.4 冰雪
广东属于南方地区,湿度较高,在冬天温度较低时,容易发生输电线路的覆冰灾害。输电线路在冰雪灾害面前非常脆弱,容易发生线路断线、倒塔、舞动、冰闪等事故。特别是由于冰雪天气影响范围很大,容易造成输电线路的大面积灾害性破坏。
1.5 污闪
近年来我国出现了大范围的阴霾天气,霾由极细微的氢氧化物、氧化硫、干尘粒等组成,与雾共生形成悬浮物滴,加大了绝缘子的积污程度。雾霾浓度越高、持续时间越长,对输电线路造成的影响就越大。降低了绝缘子的抗污闪性能。
2 防治措施
为控制输电线路的运行风险,应加强人工巡视,并以带电检测、无人机巡线、直升机巡检等方法进行补充。提高线路局部绝缘水平,在输电线路易击线路段或重要配电设备有选择地加装氧化锌避雷器,能对架空绝缘导线形成很好的保护。在杆塔横担非绝缘串挂点处加装竹箩,引导鸟类在此筑巢,防止树枝、枯草飘落挂点;在横担挂点处加装驱鸟器或者挡板阻止鸟类筑巢;在鸟害多发季节,加强鸟害区的巡视,及时摘除横担挂点处鸟巢。建立一体化的监测系统,有效的对输电线路线路状况、植被、地质等情况进行监测。对于覆冰灾害,可采取有效的线路融冰技术,如短路融冰技术、热力融冰技术和过电流融冰技术等,以降低冰雪对输电线路的危害。对于重污染区域或者近海区域的线路绝缘子加强防污措施,例如喷涂防污闪涂料,减短绝缘子清扫周期,增加绝缘子爬電比距等。
3 总结
近年来电网建设速度加快,输电线路长度增加,所面临的风险也越来越大。虽然老旧输电线路逐渐被改造,输电线路的整体健康水平有了很大提高,但是影响线路安全运行的各类风险数量却在增加,并且同一个区域内的输电线路会受到相同因素的影响,输电线路的故障呈现出区域的形态。为降低输电线路的运行风险,亟需建立一套风险评估体系,对影响输电线路安全运行的因素进行整理和分析,因地制宜采取针对性的防治措施,以提高输电线路的运维管理水平,对提高线路的可靠性具有重要意义。
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