浅谈高压架空输电线路跳闸事故分析与对策

　　摘要：随着电力事业不断发展，电网规模越来越大，对输电可靠性的要求越来越高。文章主要讨论武汉供电公司江南片区近几年来，特别是近两年来110KV及220KV输电线路跳闸的原因、故障点查找方法和降低输电线路跳闸率、提高输电线路可靠性的措施。

　　关键词：架空输电线路；跳闸率；分析与对策

　　

　　一、架空输电线路的结构

　　

　　输电导线在电力系统中起着输送电能的作用。架空线路具有成本低、投资少、安装容易、维护和检修方便，易于发现和排除故障等特点。架空导线一般选用裸导线。裸导线按其结构分，有单股和多股绞线。在35KV及以上架空线路上导线选用技术要求是无特殊要求时宜选用钢芯铝绞线、铝合金绞线或铝合金铝绞线。风力较强地区宜采用铜芯绞线或钢芯铝合金绞线。铜芯导线虽然载流量大，但造价高，易发生被盗。随着最后铜芯导线35KV南土线改造完成，江南地区基本上使用钢芯铝绞线。所以这里着重介绍钢芯铝绞线。这种导线的芯子是钢线，以增强导线的机械强度，弥补铝线机械强度较差的缺点；而外围有铝线，取其导电性较好。由于交流电流通过导线时有集肤效应，所以交流电流实际只从铝线通过，从而克服了钢线导电性差的缺点。

　　

　　二、引起输电线路跳闸的原因与对策

　　

　　（一）树障

　　雨天或空气湿度过大情况，在高压作用下，树木就会成为导电体，对树木周围的建筑、设备、人员和地下管线都会构成危害，并可能造成重大设备、人身伤亡事故。

　　为了保证安全，部颁《安规》考虑了最大风偏的情况下,线路设备运行缺陷标准（见表1）。

　　当安全距离接近上面数字就应当引起警惕，若小于上面数字就应马上派人修剪树木。图1是2007年5月至于10月树障处理次数。

　　

　　由图1可以看出树障随季节变化而改变。夏季因气温升高，负荷大，导线热膨胀而伸长，其拉力减少，弧垂增大；冬季气温下降时，负荷降低，导线弧垂减小。夏天弧垂过大，在武汉地区一些植物特别是比如意杨、沙树、法国梧桐等生长快的树种更是树障高发生率的隐患。

　　树障处理有两大难点。一是树木对导线距离的估算。用目测法心算弧垂到树顶距离，应从多种角度观察。这种方法的误差是由人的观察角度和错觉引起的。为了较准确计算导线弧垂与树木之间的距离,避免乱砍乱伐破坏植被,但是在实际巡视工作中不可能总携带测高杆、经纬仪等笨重仪器。介绍一种较简单方法,只需携带一把45直尺即可。

　　1、先测量弧垂高度。在距弧垂为a米的地方停下，也就是沿着直尺45斜边正好可以看到导线最低点。用跨步法测得人的位置距弧垂垂直距离为a米。已知人的眼睛离地面高度为b米，则弧垂的高度H=a+b。

　　

　　

　　2、求得树高。这可以用相似三角形法。如图3：显然在太阳下AOB∽aob。AO为树高，ao为人高，OB为树的影子长，ob为人的影子长。则OA=OB/（ob×oa）。

　　

　　3、两者相减即为弧到树顶的高度。

　　4、为了测量可能倒落在输电线路上的树木高度，应该作3次测量：树高A，导线高度H，导线垂足至树根距离L。用公式L=√X2-A2。如果这一数值小于或等于树木的实际高度时,则须将树锯掉。

　　另一个难点是树木的赔偿问题。有些人故意在导线下方种树等着供电部门的赔偿。解决这个问题一是电力部门要宣传电力知识，告诉高压电的危险性和保护电力设施必要性。二是健全《电力法》紧迫性。《电力法》并没有规定赔偿的标准。

　　（二）雷击或闪络

　　2007年9月10日110KV岳南岳铁线因雷击跳闸。瓷瓶有明显被电弧灼伤印记。

　　2008年6月220KV袁徐线161#塔雷击跳闸。该线路运行时间已超过30年。被雷击杆塔处于一座小山上。发生时间恰好是南方梅雨季节。

　　雷击按发生机理分感应雷和直击雷。感应雷原理简单说是云层带有大量电荷，因此导线上感应相应的异种电荷，加上原来电量产生雷击过电压。直击雷有3种：一是雷击杆塔塔顶，塔顶最高，雷有个特性即首先击最高处；二是雷电绕过避雷线击于导线；导线带有大量电荷，电荷异性相吸，所以架空导线容易被雷击，但这种情况对于输电线路保护是不愿看到的，三是雷击避雷线，避雷线作用就是保护导线免遭雷击，避雷线在杆塔上的挂点与下面磁瓶挂点的连线与垂线的夹角称为避雷线的保护角。

　　架空接地导线与铁塔塔身、接地装置一起构成线路防雷系统。架空地线不带电的观念是错误的。架空地线带有几百甚至几千伏电压。所以接地线和个人保安线不能挂在架空地线上。

　　为了降低雷击跳闸率，首先除了定期清扫污秽的绝缘子（因为污秽的绝缘子使绝缘子的耐雷水平降低）外，减小杆塔接地电阻也是提高线路耐雷水平的有效措施。所以检查接地装置的腐蚀情况并及时处理也是十分必要的。特别是潮湿地区比如农田。农药的使用、酸雨都会对地阻有腐蚀作用。

　　当发生雷击跳闸如何正确寻找被雷击的杆塔呢？对于玻璃磁瓶，因为玻璃磁瓶会自爆，所以如果雷击点是玻璃磁瓶的杆塔，最容易发现。对于合成绝缘子，表面会有因电弧灼烧的颗粒。对于普通磁瓶因为有的磁瓶因为运行时间长久表面会带有铁锈，不太容易观察。特别是如果被雷击的瓶子处于最上面因为观察的角度不容易发现。这时就必须登杆检查。被电弧灼伤的瓶子会留有印记（主要是黄色或黑色的）。

　　其实线路被雷击在一定时间内不只一次。只有灭弧时间大于继电保护装置动作时间和开关动作时间之和，线路才会跳闸。

　　（三）小动物、鸟害

　　特别是在位于树林、湖边的杆塔有鸟巢的状况比较常见。在武汉江南片区鸟类以灰椋为主。

　　这类故障形成的机理：

　　以鸟类、鸟蛋为食的蛇或其他小动物上杆塔，形成导线经动物体接地短路。2007年10月110KV岳南线跳闸。巡视人员在故障塔发现是蛇吃塔顶鸟蛋引起。电弧把蛇体烧焦。

　　鸟类在筑巢进程中所需的材料如小树枝接触或靠近带电导线形成回路引起跳闸。

　　长期在杆塔上活动的鸟类在绝缘上泄鸟粪。鸟粪日积月累到一定程度后就形成污闪。

　　防止这种生物危害线路运行安全的办法现在用的最多是惊鸟器。它是一种反光镜片和风车组成的装置挂在塔顶上。其原理是利用光的反射和风车的旋转来惊吓鸟类。但这种装置运行一段时间后鸟类逐渐适应以后，好像不再有效。

　　现阶段最好的办法还是人工上塔摘鸟巢最环保、最经济。时间最好选在春、夏之交，因为这时鸟类繁殖季节已过。如果过早行动，没过多久鸟类本能又会重新筑巢。

　　（四）外破

　　短路有4种。其中三相短路危害性最大，但发生概率最低度。70-80%短路是属于单相短路。引起线路跳闸原因70%-80%又是因为外破的原因。

　　工程施工引起：2007年10月2日110KV沙积线速断跳闸，经查系故障导线下方一混凝土车升高引起导线对车放电。

　　放风筝、钓鱼：2007年5月17日110KV青平、花平线跳闸。经查故障点位于湖边且是多年运行老混凝土塔高度较低。跳闸系导线下方有人钓鱼引起。

　　违章建筑。一些单位和个人违背电力法律、法规，擅自在输电线路保护区内建房。2008年元月7日110KV先湖航跳闸经查系故障点导线下方一违章建筑内居民衣服被风吹到线路引起。

　　高空抛物。2008年10月3日，220KV凤关二回跳闸。故障点在13-14#塔段。原因在于导线旁高楼居民高空抛物到导线上。

　　

　　这是凤络一回短路跳闸后在导线上留下的痕迹。铝铰线因为空气中氧化会由原来的白色变为灰色。短路时电弧会把表面的氧化层打掉而露出白色的本色。

　　此外短路电流往往会达几千安，从而在地面上会留下烧焦的痕迹。

　　造成外破成为线路跳闸主要原因的因素在于以下几点。

　　随着社会的发展，人口的膨胀，原来城市周边的农村变成了城镇。如比凤络一二回所经过的关山地区过去是水塘、耕地现在成了开发区。开发区建设需要做房子。那么所需的大型机械、塔吊、混凝土浇灌车都对旁边的高压线构成威胁。

　　一些线路运行时间长达二三十年。原来虽处在人烟稀少的地方。现在成了人口稠密的地方。相对地距离虽满足安全标准。但又不是太高。比如说110KV青平、花平线很多地段经过鱼塘。那么在塘边钓鱼就有可能引起短路跳闸。

　　国家大型建设的原因，比如武广客运铁路专线要经过青关三回、花平线、和关线、华锻线等等。建设中的高架桥使高压线对地（桥面）距离缩短了。

　　巡视人员经验不足。对可能的外破无预见性。

　　既然外破对输电线路安全运行有这么大的危害。如何采取措施解决就是提高输电线路运行可靠性的关键。所以建议：加强对重点工程的监控。增强对施工单位勾通。对施工人员进行有关安全施工和高电压危险性的宣传；对不放心的地段，当工程施工时，派专人进行监护；对人口稠密地区和高架桥要经过地区的线路在资金允许情况下把架空线路改成电缆；对巡视人员不定期进行陪训。

　　

　　三、结论

　　

　　经过以上分析，要想减小线路跳闸次数、提高输电线路的可靠性可从以下方面着手：

　　特别是在夏季，注意观察导线对树距离。因为人所处角度不同，有时会有错觉。要从近处、远处，不同方向观察。特别是死角不能忽略。小于《安规》规定的距离应及时处理。1-2公里进线段一年一次检测接地电阻，一般地区及10%开挖检查为五年一次。特别是像农田那样半于半湿地方和重污染地区。并做好记录。有间隔棒缺失线路应利用停电机会及时处理。春、夏之交季节清除鸟巢。重点关注外破。定期、不定期检查重点外破情况。确保清扫周期和质量。加强对年轻巡视员的培训力度。

　　

　　参考文献：

　　1、国家电力公司.电业安全生产规程[Z].1991.

　　2、周泽存.高电压技术[M].中国电力出版社,2007.

　　3、范锡普.发电厂电气主接线[M].中国电力出版社,1995.

　　（作者单位：武汉大学电气工程学院；武汉供电公司输电运行检修公司运检二班）