110～500kv的架空輸電線路運(yùn)行狀態(tài)評(píng)估

嚴(yán)正興

【摘要】電力行業(yè)作為國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的最基本最重要的一項(xiàng)基礎(chǔ)能源產(chǎn)業(yè)，是真正關(guān)系到國計(jì)民生的基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)，而隨著我國經(jīng)濟(jì)的高速有效發(fā)展，對(duì)電力的需求量不斷增加，自然而然地需要對(duì)架空輸電線路運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行有效的狀態(tài)評(píng)估。而目前來說，狀態(tài)評(píng)估主要包括故障樹模型、馬爾可夫（Markov）模型、可靠性框圖、貝葉斯網(wǎng)絡(luò)模型以及神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型等等，本文通過采用基礎(chǔ)常見的故障樹模型即FTA 分析法，對(duì)110～500kv的架空輸電線路的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行有效的評(píng)估，從而找到改進(jìn)高壓線路的合理高效的方式方法。

引言

高壓的架空輸電線路具有傳統(tǒng)的地下線路無法比的特點(diǎn)，傳統(tǒng)的維修時(shí)間長，難度大成本還很高，因此，現(xiàn)在的電子系統(tǒng)已經(jīng)逐漸采用高壓架空的輸電方式逐漸遠(yuǎn)離傳統(tǒng)的輸電方法。而就現(xiàn)在我國的電力發(fā)展水平而說，尤其是輸電線路的狀態(tài)檢修方面，并沒有一個(gè)成熟的模式可供借鑒和套用，我國目前還在探索試驗(yàn)階段。架空輸電線路運(yùn)行狀態(tài)的評(píng)估工作真正意義上來講其實(shí)就是對(duì)高壓架空輸電線路五個(gè)主要的配備部件，其中包括，高壓架空絕緣子設(shè)備，高壓架空導(dǎo)線設(shè)備，高壓架空金具設(shè)備，高壓架空地線設(shè)備，高壓架空接地裝備這五個(gè)進(jìn)行檢測和實(shí)時(shí)的評(píng)估。通過有關(guān)的設(shè)備儀器等等對(duì)其進(jìn)行檢測判定發(fā)現(xiàn)是否出現(xiàn)裂化磨損等等的現(xiàn)象發(fā)生，從而及時(shí)采取措施，延長設(shè)備的使用壽命，提高整個(gè)系統(tǒng)的可靠性與穩(wěn)定性指數(shù)。

正文

故障樹是一種美國貝爾電報(bào)公司發(fā)明的采用了邏輯分析的方法，逐層的，從上到下的，與淺入深地分析，體現(xiàn)了以系統(tǒng)工程的方法，來研究安全問題方面的系統(tǒng)性、準(zhǔn)確性和預(yù)測性。FTA分析方法是面向事件分析，與單純的只是面向結(jié)構(gòu)考慮硬件失效的可靠性框圖分析相比，最大的優(yōu)勢就是其不僅僅考慮硬件失效，而且還允許軟件、人為操作和維修加上環(huán)境等等各個(gè)方面的影響，并且具有很強(qiáng)的直觀性。不過也應(yīng)該注意到其可能忽視掉一些問題，且很容易就被重建。

在故障樹的整個(gè)的建造過程中一定要遵循以下幾個(gè)原則，以確保測試的準(zhǔn)確有效：

1）明確測試的目的，對(duì)整個(gè)需要測試的系統(tǒng)的相關(guān)資料進(jìn)行收集整理和分析

2）明確故障事件的準(zhǔn)確定義，是什么，什么時(shí)候會(huì)發(fā)生都要有個(gè)準(zhǔn)確的了解

3）明確選定頂事件，頂事件其實(shí)是我們最不愿意看到的，不同的頂事件構(gòu)造的樹也不同

4）明確系統(tǒng)的各種邊界條件只有有了明確的邊界條件才能夠真正的清楚故障樹到底應(yīng)該建到何處才是結(jié)束

5）明確各個(gè)事件的之間的定義以及邏輯關(guān)系，不能出現(xiàn)紊亂矛盾等等無解的情況。

首先應(yīng)該分析識(shí)別出可能導(dǎo)致頂事件發(fā)生的各種可能，因?yàn)樗俏覀冞M(jìn)行下一步定量分析的合理基礎(chǔ)。只有根據(jù)定性分析得到的結(jié)果對(duì)每個(gè)事件的重要性大小進(jìn)行比對(duì)，才能真正的幫助評(píng)估人員進(jìn)行有效的合理的解決問題。

根據(jù)分析導(dǎo)致高壓架空線路出現(xiàn)故障的主要部件其實(shí)就是高壓架空電線的各個(gè)組成部分。隨著由若干個(gè)狀態(tài)量的不同，影響程度也不一。

a） 其中影響高壓架空線路中的桿塔穩(wěn)定性的主要因素有：

X1， 高壓架空線路中的桿塔是否出現(xiàn)傾斜以及傾斜度；X2，高壓架空線路中的桿塔表面是否發(fā)生脫落、銹漬以及什么程度的了； X3，高壓架空線路中的 桿塔主材是否變形以及變形的等級(jí)等等； X4， 高壓架空線路中的桿塔輔材變形率范圍； X5，高壓架空線路中的桿塔螺栓是否牢固以及牢固性等級(jí)指數(shù)；X6，高壓架空線路中的鋼筋混凝土電桿保護(hù)層腐蝕度以及鋼筋是否出現(xiàn)外露以及外露的指數(shù)程度等等； X7， 高壓架空線路中的普通混凝土電桿是否是出現(xiàn)裂紋以及裂紋的等級(jí)等等情況；X8，高壓架空線路中的 桿塔拉線和拉線棒銹蝕后直徑變化情況； X9，高壓架空線路中的桿塔塔材和拉線是否有出現(xiàn)防盜以及被盜的數(shù)量等等的情況。另外也可以將每個(gè)子事件定義即分為不良狀態(tài)，注意狀態(tài)以及良好狀態(tài)等等三個(gè)基本的狀態(tài)。根據(jù)相應(yīng)狀態(tài)的評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)[8]，將每個(gè)桿塔子事件的數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)、分類，每一個(gè)桿塔的子事件對(duì)桿塔的運(yùn)行狀態(tài)均采用運(yùn)行狀態(tài)影響概率來表示，這些狀態(tài)影響概率是依據(jù)國家電網(wǎng)公司2006年頒布的110～500kV的高壓式架空輸電線路評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)（試行）中的扣分程度，并結(jié)合現(xiàn)場運(yùn)行人員針對(duì)本地區(qū)的特點(diǎn)進(jìn)行分析而得出。

b） 其中影響高壓架空線路中的絕緣子的穩(wěn)定性的主要因素有：

Y1，高壓架空線路中的絕緣子表面是否出現(xiàn)污垢以及污垢的情況； Y2，高壓架空線路中的 絕緣子表面是否出現(xiàn)爬電比距以及相應(yīng)的數(shù)據(jù)等等的情況； Y3，高壓架空線路中的瓷質(zhì)絕緣子自爆率系數(shù)； Y4， 高壓架空線路中的合成絕緣子是否出現(xiàn)破損、龜裂、老化等等情況以及出現(xiàn)的程度等等；Y5，高壓架空線路中瓷質(zhì)絕緣子鎖是否是緊銷的狀態(tài)； Y6，高壓架空線路中的鋼角鋼帽是否出現(xiàn)松動(dòng)等等不安全因素

c） 影響高壓架空的金具的使用情況共有五個(gè)基本狀態(tài)量（Z）：

Z1，高壓架空線路中的金具是否出現(xiàn)銹蝕以及銹蝕的情況； Z2，高壓架空線路中的金具是否磨損以及磨損程度系數(shù)指標(biāo)； Z3，高壓架空線路中的金具的銷子是否短缺以及短缺的實(shí)際指數(shù)；Z4，高壓架空線路中的金具的是否出現(xiàn)松動(dòng)以及具體的松動(dòng)的情況； Z5，高壓架空線路中的金具強(qiáng)度等級(jí)概況。

e） 影響高壓架空的導(dǎo)地線共七個(gè)基本狀態(tài)量（U） 主要因素：

U1，高壓架空輸電線路中具體的斷股處的現(xiàn)斷股數(shù)量； U2， 高壓架空輸電線路的鍍鋅鋼絞線是否出現(xiàn)銹蝕以及銹蝕狀況； U3，高壓架空輸電線路的導(dǎo)線是否出現(xiàn)地弧垂偏差以及相應(yīng)的偏差指標(biāo)； U4，高壓架空輸電線路導(dǎo)線是否出現(xiàn)弧垂偏差以及偏差的具體系數(shù)； U5， 高壓架空輸電線路的同子導(dǎo)線弧垂偏差的具體系數(shù)； U6， 高壓架空輸電線路的導(dǎo)線連接器的對(duì)應(yīng)指標(biāo)； U7， 高壓架空輸電線路的導(dǎo)線強(qiáng)度實(shí)際指標(biāo)。

f）影響高壓架空基礎(chǔ)及相應(yīng)的接地狀態(tài)的主要因素：

V1， 高壓架空設(shè)備中的金屬基本的使用情況以及受損的狀況等等； V2， 高壓架空設(shè)備中的基礎(chǔ)地質(zhì)時(shí)限受損的狀況等等； V3， 高壓架空設(shè)備中的基礎(chǔ)防護(hù)保護(hù)措施維修保護(hù)力度等等； V4， 高壓架空設(shè)備的接地電阻使用時(shí)限破壞程度狀況等等； V5， 高壓架空輸電設(shè)備的接地裝置鋪設(shè)的實(shí)際情況舒適度等級(jí)等等。

對(duì)架空輸電線路的狀態(tài)根據(jù)其影響程度，從小到大，分為一般的狀態(tài)，重要的狀態(tài)，參考的狀態(tài)是一些可以具有參考價(jià)值的指標(biāo)。而對(duì)于一個(gè)運(yùn)行中的高壓架空輸電線路而言，一共分為三種情況，運(yùn)行狀態(tài)和停運(yùn)的狀態(tài)，又細(xì)分為良好、注意以及不良狀態(tài)這三種狀態(tài)。其中只要不是良好的狀況，都需要及時(shí)的有效的進(jìn)行檢查和及時(shí)的維修有力的處理。

2 110～550kv的架空輸電線路的可靠性指標(biāo)定義以及相應(yīng)的計(jì)算原理

110～550kv的架空輸電線路的可靠性指標(biāo)無非指的是按照既定的運(yùn)行條件下，預(yù)定的時(shí)間，規(guī)定的內(nèi)容下來進(jìn)行完成既定的概率。

架空輸電線路的可靠性指標(biāo)要素有：例如期望值即期望發(fā)生問題的最多次數(shù)。還有頻率指標(biāo)就是單位時(shí)間里希望發(fā)生障礙的次數(shù)等等。

本文采用著名的FTA 法評(píng)定法，即故障樹分析法，就是分析出高壓架空輸電線路出現(xiàn)故障的故障模式。通過分析高壓系統(tǒng)中的最小割集，進(jìn)一步總結(jié)出哪些元件是高壓輸電線路中的可靠性進(jìn)一步分析出最薄弱的環(huán)節(jié)，對(duì)其加以改造。。如果是給定基本的故障事件出現(xiàn)的概率， 就可以定量地評(píng)定出FTA即故障樹分析法的頂事件出現(xiàn)的概率。

3 實(shí)例分析

通過上述所述，可選取220kV高壓設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行計(jì)算，進(jìn)一步計(jì)算出高壓輸電設(shè)備中的其中的最不穩(wěn)定的最薄弱的環(huán)節(jié)，從而計(jì)算出各個(gè)環(huán)節(jié)的不良狀態(tài)概率，以及輸電線路出現(xiàn)的不良狀態(tài)概率情況，以便于進(jìn)一步及時(shí)的求出整條架空輸電線路的狀態(tài)情況，由此計(jì)算出整個(gè)高壓線路的運(yùn)行狀態(tài)等級(jí)情況。

結(jié)語

架空輸電線路運(yùn)行狀態(tài)的評(píng)估是以當(dāng)前設(shè)備的實(shí)際工作所能達(dá)到的狀態(tài)為依據(jù)的，它通過一系列的先進(jìn)的分析方法，對(duì)事故進(jìn)行科學(xué)的預(yù)判，將各種直接原因以及間接原因都找出來，從而將故障的可能性降到最低。這樣就有利于工作人員進(jìn)行有效及時(shí)的提供維修，必然可以節(jié)省一些不必要的維修時(shí)間與不必要的維修費(fèi)用，相對(duì)而言自然提高了整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行可靠性。

參考文獻(xiàn)：

[1]郭永基 電力系統(tǒng)可靠性原理和應(yīng)用

[2] 王巍.崔海英.黃文虎 基于故障樹最小割集的診斷方法研究[期刊論文]-數(shù)據(jù)采集與處理