高壓架空輸電線路跳閘事故分析與對策

○張弘

（武漢供電公司輸電運行檢修室 湖北 武漢 430015）

一、前言

電力系統(tǒng)是由發(fā)電、變電、輸電、配電和用電五大部分組成的。電作為一種特殊的商品它的特點是產(chǎn)、供、銷同時完成。輸電是電力系統(tǒng)的一個重要環(huán)節(jié)，對確保線路的正常運行對整個系統(tǒng)來說是十分重要的，但往往被人忽略。輸電線路可靠性是反映電網(wǎng)結(jié)構(gòu)是否合理一個方面，輸電事故率又是輸電線路可靠性一個重要指標。

輸電事故率〔次/（百公里·年）〕=在計算輸電線路事故率及有關(guān)的可靠性統(tǒng)計指標時，輸電線路總長度應(yīng)扣除35KV及以下直配線、用戶專用線長度。

當然引起開關(guān)跳閘原因很多。比如主變壓器滿載和過載、繼電保護裝置誤動作等等。本文討論故障點在線路上，其它不在本文范圍內(nèi)。為論述清楚，有必要從中性點直接接地系統(tǒng)架空輸電線路的結(jié)構(gòu)談起。

二、架空輸電線路的結(jié)構(gòu)

圖1

輸電導(dǎo)線在電力系統(tǒng)中起著輸送電能的作用。架空導(dǎo)線一般選用裸導(dǎo)線。裸導(dǎo)線按其結(jié)構(gòu)分，有單股和多股絞線。在35KV及以上架空線路上導(dǎo)線選用技術(shù)要求是無特殊要求時宜選用鋼芯鋁絞線、鋁合金絞線或鋁合金鋁絞線。風力較強地區(qū)宜采用銅芯絞線或鋼芯鋁合金絞線。銅芯導(dǎo)線雖然載流量大，但造價高，易發(fā)生被盜。隨著最后銅芯導(dǎo)線35KV南土線改造完成，江南地區(qū)基本上使用鋼芯鋁絞線。所以這里著重介紹鋼芯鋁絞線，其橫斷面如圖1。這種導(dǎo)線的芯子是鋼線，以增強導(dǎo)線的機械強度，彌補鋁線機械強度較差的缺點；而外圍有鋁線，取其導(dǎo)電性較好。由于交流電流通過導(dǎo)線時有集膚效應(yīng)，所以交流電流實際只從鋁線通過，從而克服了鋼線導(dǎo)電性差的缺點。

表1

圖2

三、引起輸電線路跳閘的原因與對策

引起線路跳閘原因有很多，比如說樹障、外破、雷擊、小動物、導(dǎo)線的舞動等等，下面就主要的加以說明。

1、樹障

干燥的木頭是不導(dǎo)電的。但樹木由于有大量的水份，在高電壓下導(dǎo)線可能向樹木放電。特別是在雨天或空氣濕度過大情況，在高壓作用下，樹木就會成為導(dǎo)電體，對樹木周圍的建筑、設(shè)備、人員和地下管線都會構(gòu)成危害，并可能造成重大設(shè)備、人身傷亡事故。

為了保證安全，部頒《安規(guī)》考慮了最大風偏的情況下，線路設(shè)備運行缺陷標準。如表1。

當安全距離接近上面數(shù)字就應(yīng)當引起警惕，若小于上面數(shù)字就應(yīng)馬上派人修剪樹木。圖2是2007年5月至于10月樹障處理次數(shù)。

由圖2可以看出樹障隨季節(jié)變化而改變。夏季因氣溫升高，負荷大，導(dǎo)線熱膨脹而伸長，其拉力減少，弧垂增大；冬季氣溫下降時，負荷降低，導(dǎo)線弧垂減小。夏天弧垂過大，在武漢地區(qū)一些植物特別是比如意楊、沙樹、法國梧桐等生長快的樹種更是樹障高發(fā)生率的隱患。

樹障處理有兩大難點。一是樹木對導(dǎo)線距離的估算。用目測法心算弧垂到樹頂距離，應(yīng)從多種角度觀察。這種方法的誤差是由人的觀察角度和錯覺引起的。另一個難點是樹木的賠償問題。有些村民往往把供電部門的賠償當做搖錢樹。他們提出過高的賠償要求，有的人甚至于故意在導(dǎo)線下方種樹等著供電部門的賠償。我認為要解決這個問題一是電力部門要宣傳電力知識，告訴高壓電的危險性和保護電力設(shè)施必要性。二是健全《電力法》緊迫性。因為《電力法》并沒有規(guī)定賠償?shù)臉藴省?/p>

2、雷擊或閃絡(luò)

具體事例：2007年9月10日110KV岳南岳鐵線因雷擊跳閘。瓷瓶有明顯被電弧灼傷印記。2008年6月220KV袁徐線161#塔雷擊跳閘。

雷擊按發(fā)生機理分感應(yīng)雷和直擊雷。感應(yīng)雷原理簡單說是云層帶有大量電荷，因此導(dǎo)線上感應(yīng)相應(yīng)的異種電荷，加上原來電量產(chǎn)生雷擊過電壓。直擊雷有三種，一是雷擊桿塔塔頂，即反擊。塔頂最高，雷有個特性即首先擊最高處，所以這點好理解。這是接地裝置上應(yīng)有雷擊點的印痕。采取的措施要求降低桿塔的接觸電阻或土壤的電阻率。二是雷電繞過避雷線擊于導(dǎo)線，即繞擊?，F(xiàn)象就是瓷瓶或?qū)Ь€上有放電點的印記。導(dǎo)線帶有大量電荷。電荷異性相吸，所以架空導(dǎo)線容易被雷擊。這一點也好理解。但這種情況對于輸電線路保護是不愿看到的。采取措施就是加強絕緣并減小避雷線保護角。三是雷擊避雷線。避雷線作用就是保護導(dǎo)線免遭雷擊。避雷線在桿塔上的掛點與下面磁瓶掛點的連線與垂線的夾角稱為避雷線的保護角。

架空接地導(dǎo)線與鐵塔塔身、接地裝置一起構(gòu)成線路防雷系統(tǒng)。隨著技術(shù)進步，架空地線OPWG光纜正逐步替代傳統(tǒng)絕緣架空地線。OPWG光纜有傳輸信號的功能。許多剛從事線路工作的同志認為架空地線不帶電。這種觀念是錯誤的。架空地線帶有幾百甚至幾千伏電壓。根據(jù)《電力安全規(guī)程（線路部分）》要求安全距離0.4米。所以接地線和個人保安線不能掛在架空地線上。

為了降低雷擊跳閘率，首先除了定期清掃污穢的絕緣子（因為污穢的絕緣子使絕緣子的耐雷水平降低）外，減小桿塔接地電阻也是提高線路耐雷水平的有效措施。所以檢查接地裝置的腐蝕情況并及時處理也是十分必要的。特別是潮濕地區(qū)比如農(nóng)田。農(nóng)藥的使用、酸雨都會對地阻有腐蝕作用。

當發(fā)生雷擊跳閘如何正確尋找被雷擊的桿塔呢？對于玻璃磁瓶，因為玻璃磁瓶會自爆，所以如果雷擊點是玻璃磁瓶的桿塔，最容易發(fā)現(xiàn)。對于合成絕緣子，表面會有因電弧灼燒的顆粒。對于普通磁瓶因為有的磁瓶因為運行時間長久表面會帶有鐵銹，不太容易觀察。特別是如果被雷擊的瓶子處于最上面因為觀察的角度不容易發(fā)現(xiàn)。這時就必須登桿檢查。被電弧灼傷的瓶子會留有印記（主要是黃色或黑色的）?；蚴前汛牌咳∠聛碛脫u表來測量絕緣電阻是否滿足要求。

其實線路被雷擊在一定時間內(nèi)不只一次。只有滅弧時間大于繼電保護裝置動作時間和開關(guān)動作時間之和，線路才會跳閘。

3、導(dǎo)線舞動

這種情況雖然發(fā)生不多，但的確出現(xiàn)過。如以前110KV青花二回12#—13#以前發(fā)生過因?qū)Ь€舞動，造成相間短路，線路主保護動作，重合不成功事故。兩塔處于嚴西湖邊，該處雙分裂導(dǎo)線的間隔棒破裂、脫落，且導(dǎo)線跨越嚴西湖。事發(fā)當天天降毛毛細細雨，氣溫又低于攝氏零度以下，再加上5級左右的北風。

所以筆者建議對雙分裂導(dǎo)線特別是在大跨越地區(qū)檢查雙分裂間隔棒完整情況進行統(tǒng)計，發(fā)現(xiàn)問題及時處理。

4、小動物、鳥害

特別是在位于樹林、湖邊的桿塔有鳥巢的狀況比較常見。在武漢江南片區(qū)鳥類以灰椋為主。這類故障形成的機理：

（1）以鳥類、鳥蛋為食的蛇或其它小動物上桿塔，形成導(dǎo)線經(jīng)動物體接地短路。2007年10月110KV岳南線跳閘。巡視人員在故障塔發(fā)現(xiàn)是蛇吃塔頂小鳥蛋引起。電弧把蛇體燒焦。（2）鳥類在筑巢進程中所需的材料如小樹枝接觸或靠近帶電導(dǎo)線形成回路引起跳閘。如2008年5月因大風把鳥巢吹落到導(dǎo)線上使220KV鳳棲線跳閘。（3）長期在桿塔上活動的鳥類在絕緣上泄鳥糞。鳥糞日積月累到一定程度后就形成污閃。

防止這種生物危害線路運行安全的辦法現(xiàn)在用的最多是驚鳥器。它是一種反光鏡片和風車組成的裝置掛在塔頂上。其原理是利用光的反射和風車的旋轉(zhuǎn)來驚嚇鳥類。但這種裝置運行一段時間后鳥類逐漸適應(yīng)以后，好象不再有效。

圖3

筆者認為現(xiàn)階段最好的辦法還是人工上塔摘鳥巢最環(huán)保、最經(jīng)濟。時間最好選在春、夏之交，因為這時鳥類繁殖季節(jié)已過。如果過早行動，沒過多久鳥類本能又會重新筑巢。

5、外破

我們知道短路有三種三相短路、兩相短路、兩相接地短路、單相短路。其中三相短路危害性最大，但發(fā)生概率最低度。70%~80%短路是屬于單相短路。引起線路跳閘原因70%~80%又是因為外破的原因。如工程施工，放風箏，釣魚，違章建筑，高空拋物等。

圖3是鳳絡(luò)一回短路跳閘后在導(dǎo)線上留下的痕跡。鋁鉸線因為空氣中氧化會由原來的白色變?yōu)榛疑?。短路時電弧會把表面的氧化層打掉而露出白色的本色。

此外短路電流往往會達幾千安，從而在地面上會留下燒焦的痕跡。

造成外破成為線路跳閘主要原因的因素在于以下幾點。

首先，隨著社會的發(fā)展，人口的膨脹，原來城市周邊的農(nóng)村變成了城鎮(zhèn)。如比鳳絡(luò)一二回所經(jīng)過的關(guān)山地區(qū)過去是水塘、耕地，現(xiàn)在成了開發(fā)區(qū)。開發(fā)區(qū)建設(shè)需要做房子，那么所需的大型機械、塔吊、混凝土澆灌車都對旁邊的高壓線構(gòu)成威脅。

其次，一些線路運行時間長達二三十年。原來雖處在人煙稀少的地方?，F(xiàn)在成了人口稠密的地方。相對地距離雖滿足安全標準。但又不是太高。比如說110KV青平、花平線很多地段經(jīng)過魚塘。那么在塘邊釣魚就有可能引起短路跳閘。

再次，國家大型建設(shè)的原因，比如武廣客運鐵路專線要經(jīng)過青關(guān)三回、花平線、和關(guān)線、華鍛線等等。建設(shè)中的高架橋使高壓線對地（橋面）距離縮短了。

最后，巡視人員經(jīng)驗不足。對可能的外破無預(yù)見性。既然外破對輸電線路安全運行有這么大的危害。如何采取措施解決就是提高輸電線路運行可靠性的關(guān)鍵。所以筆者建議：一是要加強對重點工程的監(jiān)控。增強對施工單位勾通。對施工人員進行有關(guān)安全施工和高電壓危險性的宣傳。二是對不放心的地段，當工程施工時，派專人進行監(jiān)護。三是對人口稠密地區(qū)和高架橋要經(jīng)過地區(qū)的線路在資金允許情況下把架空線路改成電纜。四是對巡視人員不定期進行陪訓(xùn)。

四、結(jié)論

經(jīng)過以上分析，要想減小線路跳閘次數(shù)、提高輸電線路的可靠性可從以下方面著手。

要注意觀察導(dǎo)線對樹距離（尤其是在夏季），因為人所處角度不同，有時會有錯覺；要從近處、遠處，不同方向觀察，特別是死角不能忽略，小于《安規(guī)》規(guī)定的距離應(yīng)及時處理；1—2公里進線段一年一次檢測接地電阻，一般地區(qū)及10%開挖檢查為五年一次，特別是象農(nóng)田那樣半于半濕地方和重污染地區(qū)，并做好記錄；有間隔棒缺失等帶電缺陷應(yīng)利用停電機會及時處理；春、夏之交季節(jié)清除鳥巢；重點關(guān)注外破。定期、不定期檢查重點外破情況；確保清掃周期和質(zhì)量；加強對年輕巡視員的培訓(xùn)力度。

[1]國家電力公司：電業(yè)安全生產(chǎn)規(guī)程[M].中國電力出版社，2008.

[2]周澤存：高電壓技術(shù)[M].中國電力出版社，2011.