基于输电线路安全运行的研究

2016-08-11杨珂张烨

大科技 2016年5期

关键词：强风山火绝缘子

杨珂张烨

（国网江西省电力公司赣州供电分公司运维检修部江西赣州 341000）

基于输电线路安全运行的研究

杨珂张烨

（国网江西省电力公司赣州供电分公司运维检修部江西赣州 341000）

输电线路的运行情况对整个电网的正常运行均有比较大的影响，输电线路作为电能运输、交换和分配的基本载体，对电网的可靠性有比较大的影响。基于此，本文对输电线路安全运行进行研究。

输电线路；安全运行；研究

输电线路由于覆盖范围比较广，所经过区域的地理环境均较为复杂，很容易受到恶劣气候的影响。尤其是当一些特高压线路密集布置时，如果受到极端天气影响很容易出现多回路跳闸的情况。因此，做好输电线路的安全预防工作，保证电网的稳定运行一直是线路维护工作的重点。

1 输电线路在实际运行过程中的重要性

在当前的输电工程中，输电线路的安全性对整个电力系统的运行安全有着极为重要的影响作用。当输电电路出现问题时，人们的日常生产和实际生活必然会受到较大影响。输电线路出现问题可能致使大型工厂出现停产，进行产生较大的经济损失，更会引发事故，甚至会对断电区域的居民生命安全产生极大的威胁。譬如，在矿井下作业的工人遭遇断电将会使得依靠电力维持空气流动的空压机停止运行；而在建筑行业中，一旦出现停电，则可能使得高空中的建筑材料坠落，对地面人员的生命安全造成了极为威胁。另外，输电线路故障对于输电系统自身也是一种较大的威胁[1]。而当输电线路存在短路时，则可能是线路局部温度快速上升，进而引发火灾。断裂的输电线路也可能电伤周围的居民。总之，输电线路一旦出现严重故障将会引发一系列反应，甚至会使得输电系统完全崩溃，对多个地区的居民以及工业生产造成极大的影响作用。基于此，必须充分保障输电线路的安全性。

2 输电线路中较为常见的安全隐患

2.1 冰雪灾害

近年来受到全球气候变化的影响，覆冰灾害已经成为当前影响电力系统安全运行的重要因素。仅仅在2014年一年时间内受到冰雪灾害影响的输电线路遍布重庆、湖南、湖北以及江西等多地，受灾数量更是超过了211条，部分输电线路出现了冰闪和舞动现象，而有的线路甚至出现了倒塔和断线的基本现象。实际情况如图1所示。

图1 冰雪灾害造成的影响

根据冰闪的基本原理分析发现，轻覆冰条件下绝缘子的闪络仍是冰污结合形成的闪络，与绝缘子表面积污、冰电导率等密切相关，而冰闪现象往往发生在冰雪融化期间，而防电弧顺着绝缘子表面逐渐蔓延。经过调查发现，大量线路被冰雪完全覆盖之前，绝缘子表面都存在一定数量的污秽物质，而在被冰雪覆盖过程中，过冷却水的电导率和当时的周围大气环境参数有极大的关联，而对于冰闪特性产生较大影响的污秽物质其实是之前已经存在的污秽物质和冰雪覆盖过程中湿污沉降的叠加。此时，冰层之中的导电离子将会逐渐向表面迁移，从而使得冰层表面的导电离子浓度不断增加，一旦冰层融化将会形成高导电率的水膜，从而使得冰闪电压极具降低[2]。而避免冰闪现象的基本方式便是增加线路污秽的清扫，譬如当塔头的间隙尺寸允许时，可以适当增加绝缘子的片数和串长，并且在冰雪冰冻天气之前完成污秽物质的清扫。而在重覆冰条件下所形成的绝缘子闪络和冰柱的基本形状以及冰凌桥接程度存在极为密切的关联，而防电弧则会顺着冰柱和冰凌桥接面逐渐发展。通常来说，输电线路的覆冰厚度往往会随着线路所处区域海拔高度的增加而不断增加，而对于覆冰厚度产生影响的主要因素是低温冰冻天气的持续时间长短。

2.2 山火燃烧输电线路

近几年部分地区的满山大火常常发生，该种现象对输电线路实际运行的安全性产生了极大地影响作用。根据相关记载，南方电网在2010年1～3月之间，电压为220kV和500kV的输电线路受到山火影响出现跳闸现象的便分别为68次和60次，山火引发的单相跳闸重合闸成功率是52%，而多相电跳闸重合的成功几率仅仅为36.7%。而在2014年一月，受到当时干燥天气的影响，湖南、湖北、江西、四川以及福建等地出现了大量山火，超过500kV的输电线路之上便出现山火223起，受此影响出现线路跳闸或者紧急停运的次数便达到了67次，重合闸退出甚至达到了63次。对所有山火发生基本原因进行分析发现主要有以下两点：①伴随着当前电力系统的不断发展，输电线路大量经过植被茂盛的林区；②由于冬季气候干燥，而春季又是祭祀季节，因此山火发生的几率大大增加。

2.3 强风对于输电线路的巨大影响作用

随着电力系统规模的不断发展，极端天气发生几率增加，输电线路受到强风影响出现跳闸的现象越来越多。根据国家电网部门的相关统计，在2004～2007年间，500kV以上的输电线路受到强风影响出现跳闸的次数多达79次，更出现了53次的事故。作为典型代表的是2008年八月二十一日，华北电网500kV的输电线路出现了3次跳闸，总损失功率达到了283万kV，而系统的频率更是降到了49.88Hz。而于9月17日东北电网受到强风影响出现跳闸现象，致使电网低频49.64Hz运行大约两分钟。随着时间推移，2013年受到强风影响出现线路跳闸的现象进一步增加，多次受强风影响出现跳闸对我国的电力系统的安全运行产生了巨大影响。

2.4 雷击对于输电系统的巨大影响

根据国家电力系统的基本统计，输电线路在2011～2013年之间，每年遭受雷击引发的输电线路跳闸次数占总跳闸次数的几率分别为51.7%、49.3%和47.6%。由此可以发现，雷击依然是我国当前线路跳闸的主要原因。根据相关调查结果可以发现，随着电压的不断上升，绕击跳闸占雷击跳闸的几率也在不断增加。

3 推动运维大数据综合分析系统的建立

3.1 加快自动化装置和机械化检修设备的研究

随着我国输电线路电压等级的提升，输电线路数量和长度的增加，应当进一步加强输电线路巡检和检测设备的自动化和机械化建设。在输电线路检测过程中应当充分利用通信和计算机计算，推动智能化输电网络的建成，而在检修装备建设过程中，则可以借助直升机和绝缘斗臂车提升设备的安全性和便捷性。

3.2 推动多种监测方式一体化系统的建成

受到自然灾害和极端天气的影响，常规检测设备往往会受到较大限制，而为了有效提升监测系统的工作效率，应当借助卫星系统以及其他多种监测系统，形成一体化监测体系，从而为输电线路抢修提升更加准确有效的监测数据。

3.3 推动输电线路一体化运维体系的建立

运维体系分别有感知监测系统、故障分析系统以及检修运维系统组成，而对于输电线路感知和监测的充分融合形成低空立体化系统。巡检系统包括无人机、直升机以及机器人等，而在线监测装置则主要包含监测系统、各种检测设备以及仪器。在状态分析和故障预警过程中则通过对输电线路全部数据的分析，找寻故障产生的基本规律，建立起完善的故障分析模型，最终形成故障判断和预警体系。