电力输配电线路的运行维护与故障排除方法

内蒙古电力（集团）有限责任公司锡林郭勒供电分公司 梁旭泽

造成输配电线路故障的因素是多方面的，如设备老化、动物活动、雷击、大风、结冰等。这些问题如何形成、造成了怎样的危害以及应如何预防，是电力部门在日常工作中必须关注的问题。

1 电力输配电线路常见故障类型

1.1 雷击故障

雷电对输配电线路造成的损伤分为多种类型，基本上可划分为三种类型：一是反击。直接作用部位是架空导线、杆塔的顶部位置以及避雷线。输配电线路遭受反击时顶部的电位远远高于导线，由此会引发绝缘子的闪络；二是绕击。雷电没有经过避雷线而是直接作用在架空导线上，这种情况在330kV、500kV线路上较为常见；三是感应雷击，这种情况下雷电并没有直接作用在导线或杆塔上，但雷电是一种瞬时的强电流现象，当其发生的位置距离电力导线较近时会引发强烈的电磁感应，进而造成电力线路金属部件出现火花放电，甚至烧毁部分零部件。据内蒙古气象局统计，从2001到2015年全域雷击引发的电气、电子设备故障和损害达到了456起，电力系统受影响较大[1]。

1.2 风偏故障

输配电线路是将导线固定在杆塔上，使其和地面以及建筑物保持足够的安全距离。杆塔之间要保持一定的档距，从几十米到几百米不等，取决于电压等级以及导线的类型等因素。正常情况下导线在重力的作用下自然下垂，形成一定的弧度。但在雷雨大风天气之下风力作用会造成导线来回摆动，这种现象称之为风偏。由此引发的问题是输配电线路对周边的物体或杆塔形成放电作用，有时导地线间也会出现放电作用。在这种情况下，输配电线路上的各种附件也会受到放电作用的影响，瞬时的强大电流会烧伤绝缘子、导线、线夹（用于固定侧悬垂线）、防震锤等[2]。杆塔上的角钢及脚钉等金属材料易成为放电的位置。

1.3 污闪故障

电力输配电线路分布在室外空间，空气中的污染物会逐步积累在杆塔、金具、绝缘子等各种重要的位置上，有些污染物质灰尘含量高，甚至还存在一些盐分。当潮气或雨水和这些污染物混合后，就会在输配电线路上形成导电介质，进而引发电力事故。污染的直接危害是绝缘子、钢脚、钢帽及金具等会受到不同程度的烧伤，其中以绝缘子烧伤的程度和影像范围最大。污染会形成放电作用，绝缘子的表面会形成各种不规则的放电烧伤痕迹。污闪后不一定会造成电力线路中断，但各种组件确实受到了损伤，其使用寿命和安全性将无法保障，故障概率会进一步增加[3]。根据实践情况看，瓷质绝缘子受污染的影响最大，有些绝缘子采用玻璃钢材质制造而成，也会受到这种因素的影响。

1.4 覆冰引发的故障

输配电线路受到冷空气作用在其表面可能形成结冰现象，不仅是线路，杆塔及其各种组件也都会形成覆冰，这种现象引发的问题也非常复杂。覆冰增加了杆塔和输配电线导线上的载荷，尤其是导线，由于跨度较大，导线本身具具有一定的载荷，再加上覆冰的载荷形成了较大的力矩作用，杆塔和导线都可能受到机械性的损害，甚至会造成导线断裂或者杆塔倾倒；导线或杆塔覆冰后有可能引发放电。如，导线受到覆冰的载荷作用造成其和地面的距离减小，此时可能引发对地放电的问题。导线和地线间本应保持足够的距离，而覆冰会缩短二者间的安全距离，进而造成地线和导线间形成放电作用。导线引发的放电现象通常出现在覆冰融化和脱落时段，因为输配电线路在此时会向上跳脱，安全距离将无法保证[4]。

1.5 鸟害引发的故障

鸟类的筑巢行为对电力输配电线路的影响非常突出：短接空气间隙。电力线路间要保持足够的安全距离，形成空气间隙，因为空气具有绝缘性，因而可起到良好的保护性作用。有些鸟类体积较大，当其在输配电线路上活动时有可能因为展翅、跨越等行为而短接空气间隙，形成强烈的放电；鸟类粪便引发闪络。鸟类在筑巢后会在杆塔上产生大量的粪便，而这些污染物在雨水或潮气的作用下会形成导电介质，进而引发闪络的故障。

1. 6外力故障

大型基础设施建设，如高铁、公路、桥梁等项目占地面积大，有可能和电力输电线路之间产生冲突，在动土作业、吊装作业以及物料运输等活动中可能会干扰、破坏既有的输配电线路，常见的问题是电力杆塔被撞击、线路中断。通常此类问题发生在城市地区、城市周边、城乡结合部等。在工程管理中要事先了解周边的电力线路情况，从规划、设计和建造等各个层面提前规避这些问题。

1.7 单相接地故障

绝缘老化、绝缘环破裂、动物粪便、潮湿及降雨等环境因素综合作用在电力输配电线路上，有可能引发单相接地故障。这种情况在所有的故障类型中占比最高，且在查找故障原因和位置时也存在较大的难度，发生此类故障后，与故障线路相连接的变电站内会发出特定的报警信号，最典型的是接地光字牌变亮，且变电站内的变压器等设备会产生异响。

2 电力输配电线路故障排除方法

2.1 排除雷击故障的方法

雷电作为一种自然现象，其发生的时间、地点以及距离输配电线路的距离等都是不可预知的，但气象部门常年对各地的天气情况开展监测，收集了大量的数据，哪些地区容易形成雷电现象、发生雷击时间的季节和时段及雷击和地形间的关系等均在反映在相关的大数据中。处理雷击问题可从三个方面开展。

预防性措施。电力部门在规划和建设输配电线路时应事先了解各地的雷击大数据，提前规避雷击作用高发地区和地形，做到事前控制；合理设计避雷装置，提高抗雷击性能。避雷、防雷技术在不断的发展和进步。如，早期使用的瓷质绝缘子在雷击后容易受损，目前逐步使用复合材料制作绝缘子，其性能和可靠性大幅提升，被雷击烧毁的可能性显著降低。同时提高接地电阻的设计、降低其阻值，使其在雷击的情况下可有效地排除危害[5]；感应雷击的预防可采用输电导向耦合法。这种技术的特点是有效控制雷击时绝缘子上的瞬时感应电压，进而降低放电电流的强度，防止绝缘子被烧毁。

2.2 排除覆冰故障的方法

要有效地消除输配电线路上的覆冰故障，首先要快速准确的定位覆冰发生的位置，目前可以使用先进的传感器来完成这一工作。其原理是导线在自然情况下对杆塔产生的拉力会处于一定的范围之内，然而当其表面存在覆冰的情况下，这种拉力会显著的变化，且覆冰的载荷作用导线上也会加剧其下垂作用，导线的角度也会发生异常。传感器可测量导线的拉应力及其角度，进而判断出哪些区域可能存在覆冰的问题。在确定覆冰的位置后，即可组织人力或通过其他的技术手段除去杆塔或者输电线路上的覆冰。

常用的技术措施包括两种：一种是机械除冰。这种方法主要依靠人工方式来实现，利用绝缘性的工具除去线路和杆塔上的覆冰，其效率相对降低。另一种是电流溶解法。电力输配电线路本身也存在一定的电阻值，当电流从线路上通过时，线路会产生焦耳热，这是输配电线路产生电力能源线损失的主要原因。但同时这种物理现象也为消除覆冰提供了一定的便利。适当增加输配电线路上的电流强度，这样会增加焦耳热的释放量，由此便可融化线路上的覆冰。但这种处理措施可能会增加能耗，这是其最明显的缺点。

2.3 排除风力故障的方法

风力作用也是一种不可预知、不可控的自然现象，当强大的风力作用在电力架空线路上是会导致其产生剧烈的摇摆，杆塔和线路上的拉应力会显著增强，不仅会产生机械性的损害，还有可能引发强烈的放电作用，烧毁绝缘子、金具及其他的电力附件。对于风偏问题主要的处理方法如下：首先，加强线路设计，提高抗风能力。不同的地区在气候特点上各有差异，内蒙古地区属于温带大陆性季风气候，其每年受到的大风影响是较为显著的。在线路设计阶段应该针对这一自然现象加强抗风设计，如合理控制杆塔之间的距离，借此来降低架空线路的弧垂，减小其在风力影响下的摆动幅度。电力输电线路上还配置有专门的防震锤，这一装置对控制线路摆动作用突出。

其次，控制电力输电线路和建筑物之间的距离。电力输配电线路在风偏作用之下易对周围的建筑物产生放电作用，如建筑物距离线路过近人员的安全性将难以保证，在风力作用显著的地区要加强对建筑距离的控制；最后，自然生长的树木或城市地区的绿化园林要和电力架空线路保持足够的距离，尤其是城市地区的树木，树冠不断生长，和线路的距离不断缩小，在风力作用下线路和树枝容易交缠在一起。因此在日常管理中要处理好园林绿化设施和线路的距离。

2.4 排除鸟害以及外力故障的方法

鸟害的处理和预防。鸟类筑巢时叼来的铁丝以及鸟的粪便是引发短路和闪络的常见因素，其危害性较大，在电力线路管理中要采用有效的措施来预防鸟类的筑巢行为。常见的预防措施是在电力杆塔上设置惊鸟刺，迫使其难以在杆塔上筑巢。对于绝缘子及杆塔的塔头位置这些地方易受鸟类粪便的污染，此时可采用一些包覆性的措施、产生围护的作用，防止鸟粪落在杆塔顶部和绝缘子上。对于已形成的鸟巢要组织人力进行清理，在具体操作过程中要确保清理人员的安全性，使用绝缘性能可靠的清理工具；外力故障的排除措施。任何部门在开展施工活动时都要加强对车辆、吊装机械的管理，一旦因为施工活动危及线路安全，应立即向电力部门报告，说明故障位置和故障情况。

3 电力输配电线路运行维护管理方法

3.1 建立完善的电力故障定位技术体系

电力输配电线路出现故障之后，首要的问题是快速明确故障发生的位置以及故障类型，然后才能在这一基础组织起有效的故障处理措施。现代化的电力输配电系统要建立起综合性的故障定位技术体系：第一，加大信息化技术和先进传感器的使用力度，如在覆冰问题、大风问题上可利用部署在线路上的传感器获取电力线路的拉应力变化和角度变化，据此来判断哪些位置可能存在故障风险，提高定位故障的效率；第二，电力线路巡检是非常重要的管理活动，电路部门要定期开展系统性的巡检工作，及时发现干扰电力输配电线路和设备的故障因素，并加以处理；第三，利用变电站，距离保护提高故障区域定位能力，缩减巡检时间。

3.2 加强电力安全宣传工作，处理各种潜在故障隐患

电力线路主要分布在野外空间以及人口聚居区，各种人为活动对电力输电线路的安全管理也存在很大威胁，尤其是建设工程、烧荒、道路交通等。在市政工程、商业建筑开发工程中应该提高规划设计水平，从源头上避免电力线路和工程项目之间的相互干扰，重点是控制好空间距离。输配电线路上的园林绿化设施、鸟巢等要定期清理，还需增加防鸟针、驱鸟器等防鸟设备。要达到这些管理目标，仅靠电力部门是难以达到的，关键在于发动人民群众和其他城市建设部门的力量。通过广泛地宣传活动指出不规范、不安全的行为，杜绝认为干扰因素。

综上，对电力输配电线路的故障主要是由于环境因素、动物活动、雷击、大风等问题引起的，有些问题会引发电力线路短路或放电，直接烧毁金具、绝缘子及线路，还有些故障因素会造成机械性的损坏。电力部门在预防和处理此类故障时要制定出系统性的措施，从输电线设计、施工、日常巡检等多个层面消除这些问题。