基于输电线路设备问题的分析与研究

王逊峰，林韬，张义莲，魏毅，殷展

（国网上海市电力公司嘉定供电公司，上海 201800）

电力系统中输电线路所处地形复杂，自然环境恶劣，输电杆塔、导线、金具和绝缘子长期暴露在野外自然环境下，受到持续的机械张力、雷击、污秽、鸟害、强风、洪水、滑坡等侵害，以及人为的外力破坏，造成倒塔、断股、磨损、腐蚀、受力等损坏，树木生长引起输电线放电，杆塔发生被偷窃等意外事件，都可能会发展成为各种设备故障[1-3]。例如图1为35 kV黄苏3530线爬梯脚钉单面焊接质量问题实景图。检修人员在35 kV黄苏3530线验收过程中，发现37-45号段钢管塔爬梯上的脚钉存在焊接质量问题[4-5]。各脚钉均匀布置在钢管左右2侧，其连接处外侧采用焊接加镀锌固定方式，内侧未焊接且无其它防护措施，存在安全隐患。图2为750 kV凤乌线绝缘子均压环断裂图。图3为长期受大风作用时，U-7型U型环磨损严重[6-9]。

输电线路设备出现的问题主要在6个阶段：设备制造阶段，设备验收阶段，运输存储阶段，安装调试阶段，竣工验收阶段及运维检修阶段[10]。

本文对某电力公司负责的输电线路设备中主要的设备输电杆塔、导线、金具和绝缘子在一年时间出现的问题按照不同的问题来源进行了统计和分析，提出了输电线路设备管理的应对措施和建议，确保输电线路的正常运行，实现安全、稳定、可靠的输电目标。

图1 钢管塔脚钉未焊接Fig.1 The steel pipe studs are not welded

图2 绝缘子均压环断裂Fig.2 Insulator pressure ring is cracked

图3 U-7型挂环磨损Fig.3 U-7 hanging ring is worn

1 输电线路设备质量问题总体情况

1.1 按设备类型分析

各电力公司累计发现输电类质量问题设备中发现问题1164项，具体见图4。其中输电杆塔为282项；导线为265项；金具为249项；绝缘子为368项。由图可知，在4种输电设备中，绝缘子出现的质量问题最多，这是因为输电线路中使用的绝缘子较多，且抵抗外力以及环境的能力相对较弱。

图4 各类型设备质量问题数量分布Fig.4 Quantity distribution of various types of equipment quality problems

1.2 按电压等级分析

按照设备电压等级划分见图5所示，10 kV设备176项，35 kV设备227项，110 kV设备336项，220 kV设备298项，500 kV设备75项，750 kV设备52项。由图5可知，110 kV和220 kV对应的输电设备问题数量最多，其次是35 kV，750 kV对应的输电设备质量问题最少，这是因为110 kV和220 kV线路较多，因此出现的问题也相对较多。

图5 各电压等级间设备质量问题数量分布Fig.5 Number of equipment quality problems between the voltage levels

1.3 按问题来源分析

输电设备线路质量问题来源分布见图6。由图6可知，设备验收阶段设备质量问题最多，达302项；运维检修阶段次之，为298项；设备制造阶段达216项；竣工验收阶段为141项；安装调试阶段为123项；运输存储阶段为84项。验收阶段问题最多说明设备厂家在生产产品的时候未能严格遵循相关标准要求。

图6 输电线路设备问题数量按问题来源分布Fig.6 Number of transmission line equipment problems distributed by problem source

2 输电线路设备质量问题分析

2.1 输电杆塔

输电杆塔问题共282项。具体分布比例见图7。其中：1）杆塔裂纹96项，问题主要发生在验收阶段；2）焊缝不满足标准要求65项，主要发生在设备制造阶段；3）输电杆塔防护设施不满足标准要求57项，主要发生在运维检修阶段；4）角钢抗拉强度不满足要求34项，主要发生在设备验收阶段；5）其余问题30项。

图7 输电杆塔问题类型按比例分布Fig.7 Types of transmission tower problems proportionally distributed

2.2 导线

导线问题共265项。具体分布比例见图9。其中：1）机械性能不符合标准要求88项，主要发生在设备验收阶段，例如某供电公司2011城市分散快充改建工程1盘架空绝缘导线在绝缘热延伸试验中断裂、冷却后永久伸长率为50%，不符合《国网电力公司招标采购技术规范》，绝缘热延伸伸长率（负载 15 min、200℃）≤175%；冷却后永久伸长率 ≤15%）。2）导体直流电阻不合格共53项，占总问题的20%，主要发生在设备验收和制造阶段；3）导线断股47项主要发生在运维检修阶段；4）导线腐蚀严重41项，主要安装调试阶段，例如某35 kV线路新建工程所使用的GJ-100钢绞线腐蚀严重。具体分布比例见图8。

图8 导线问题类型按比例分布Fig.8 Types of conductor problems proportionally distributed

2.3 金具

金具问题共249项。其中：1）金具进行机械性能常规检测试验不合格共111项，主要发生在设备验收和设备制造阶段，其中包括产品外包装不符合要求、镀锌层厚度不合格、螺栓螺母尺寸不符合标准要求、金具材质不符合要求和线夹扭握力不合格等；2）金具直流电阻试验不合格59项，主要发生在设备制造阶段；3）金具自身质量不合格37项，主要包括螺栓质量差从而紧固困难、物质数量不够、线夹型号偏大、线夹断裂或龟裂和单针杆顶抱箍不符合要求等，主要发生在设备制造阶段；4）绝缘子螺栓松动20项，主要出现在运维检修阶段；5）其余22项，其中主要包括横担杨华生锈、避雷器搭头脱落、绝缘子钢脚发热、防振锤滑移、间隔棒磨损和屏蔽环支腿有裂纹等。

图9 金具问题类型按比例分布Fig.9 Types of fitting problems proportionally distributed

2.4 绝缘子

绝缘子问题共268项。问题来源具体分布比例见图10。其中：1）绝缘子机械性能不合格132项，主要发生在设备验收阶段；2）绝缘电阻小于标准要求值79项，主要发生在安装调试阶段；3）绝缘子自爆68项，主要发生在运维检修阶段；4）伞裙表面有划痕33项，主要发生在设备制造阶段；5）绝缘子有渗透26项，主要发生在设备验收阶段；例如某公司生产的CYG型复合棒式绝缘子，于2016年11月完成安装投运，2016年12月发现复合棒式绝缘子炸裂，现予以更换。解体检查发现绝缘子内部受潮，绝缘子的绝缘芯棒与硅棒胶伞之间结合不严，内部潮湿。最终诊断确认该复合棒式绝缘子绝缘芯棒与硅棒胶伞间隙存在气隙，在环境温度冷热骤变下，空腔空气膨胀或收缩形成呼吸作用，使原来存在的微小漏孔扩大，潮气逐步侵入，泄漏电流增大，严重时出现沿绝缘芯棒表面和硅棒胶伞内壁表面放电，导致绝缘子被击穿，属设备制造工艺质量问题。6）其他30个。

图10 绝缘子问题类型按比例分布Fig.10 Types of insulator problems proportionally distributed

3 建议措施

3.1 加强设备验收阶段性能检测

从对输电杆塔、导线、金具和绝缘子在设备所处的各个阶段进行检测，发现在设备验收阶段出现的问题最多，而且大多都是重点性能参数不达标，因此需要加强设备在验收阶段的性能检测，尤其是一些关键的性能参数要重点关注，并分析参数不达标的原因，分析清楚是厂家制造工艺的问题还是没有严格按照相关标准，对于因为制造工艺而导致的产品性能不满足标准要求应坚决放弃该厂家的产品[4-6]。

3.2 加强电网设备家族缺陷管理

从文中分析看，输电线路设备有部分问题集中在某几家单位，属于家族性缺陷，因此坚持将设备家族缺陷管理做为技术监督的重要手段，定期收集各类设备疑似家族缺陷信息，依托各级技术监督专家加强分析认定工作，按年度滚动修订公司家族缺陷清单，并全过程督导各单位加强设备家族缺陷整改。

3.3 加强采购阶段规范设备招标管控

许多设备是带着问题入网，为了杜绝此类问题，需要完善招标审核和监督流程。强化供应商资质能力核实和绩效评价，落实对供应商不良行为处理，坚持对产品质量问题“零容忍”。

4 结语

对某电力公司负责的输电线路设备中主要的设备输电杆塔、导线、金具和绝缘子在一年时间出现的问题按照不同的问题来源进行了统计和分析，提出了加强设备验收阶段性能检测、加强电网设备家族缺陷管理以及加强采购阶段规范设备招标管控三条输电线路设备良好运营的管理应对措施和建议作为参考，确保输电线路设备的正常运行，实现安全、稳定、可靠的输电目标。

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