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影响输电线路安全的因素

2020-2-12 20:17| 编辑:电工学习网| 查看: 1612| 评论: 0

摘要: 影响输电线路安全的因素大体分为两类,即日常时间积累发生的磨损老化和外界因素引起的突发性故障。这两类因素均能引发故障跳闸,中断供电运行,严重时可使电网瘫痪。其中,时间积累因素可以人为控制,引起故障的几率 ...
影响输电线路安全的因素大体分为两类,即日常时间积累发生的磨损老化和外界因素引起的突发性故障。这两类因素均能引发故障跳闸,中断供电运行,严重时可使电网瘫痪。其中,时间积累因素可以人为控制,引起故障的几率极小,而外界环境气象(包括雷击、台风、山火、冰害、污秽度、温湿度、气压、鸟害等)因素不可控性高,引起故障的几率极高,破坏力大。
1.雷击
雷电天气在雨季普遍存在,随机性大。在野外架设的大量输电线路,具有铁塔档距大、高度相差大的特征,使线路耐雷水平相对较差,容易遭受雷击。恶劣地势处,单回线路较多,没有平行线路提供的屏蔽及分流保护,加大了雷击事故的发生率。雷击跳闸在输电线路故障中占比最大,且电压等级越低,雷击故障几率越高。
雷电放电时,积雨云层电荷积累,形成强大的静电高压电场,与大地携带的大量负电荷发生碰撞中和,释放的能量高,电压可高达几百万伏,电流可高达几千安,产生的过电压波陡度高、幅值大,引发线路绝缘闪络跳闸。闪络跳闸属于瞬间故障,重合闸动作成功率高,可恢复导电通路,但严重时,会导致线路断线,绝缘子碎裂,或沿线路侵入变电站,高温熔断导线,威胁破坏电力设备的绝缘强度。
为降低输电线路雷害事故发生的几率,要防闪络、防建弧、防直击、防线路中断供电。采用如下保护措施:①架设避雷线;②增设耦合地线;③降低铁塔冲击接地电阻;④采用中性点非直接接地系统;⑤加强线路绝缘水平;⑥装设自动重合闸;⑦装设管型避雷器;⑧采用不平衡绝缘、双回路成环网供电等方式。
2.台风
台风天气伴随着狂风暴雨现象,输电线路会发生导线舞动、风偏、断线、倒塔等事故。断线、倒塔容易出现南北解网,随着电力系统对输电线路设计风速值加大,断线、倒塔事故发生几率减少,但导线剧烈摆动、风偏放电、外飘物破坏引发事故的几率高。
风速大,输电线路舞动幅度大,减小了导线与铁塔、导线相与相之间的空气间隙,空气间隙分布又不均匀,使间隙内的电压强度发生不同程度减小,不能承受运行的电压值,出现击穿放电。
若同时存在暴风雨,则雨水使空气电阻值降低,导线间易发生短路,使放电几率增大,此过程发生的频率高、反复持续性长、随机性大、振幅大,会造成闪络、击穿、跳闸等故障,且线路跳闸后重合率低,人为作用弱,恢复供电时间长。除此之外,还会引起绝缘子串、金具、横担等支撑、辅助材料及设备的机械故障,造成巨大经济损失。
对于风速低的振动线路,大部分线路被安装了防振装置即可控制,遇到强风速时,可采用如下措施:①增加防振锤、加装重锤装置,以增加输电线路垂直负荷承载能力,降低线路左右摆动幅度;②安装阻尼线、护线条、增加分裂根数,加固导线,保障导线相间、与铁塔间的安全距离;③采用V型绝缘子串的悬挂方式,增强绝缘子抵抗随风横向漂移的现象,缩小绝缘子串风偏摇摆角;④在设计塔型、架设输电线路时,考虑在导线间留有较大距离,下移挂点,或加长、加宽横担。
3. 山火
受高温、人为等因素影响而引发的山林大火,使空气长时间持续温度高、湿度低的状态,位于山区地势内、跨越森林植被的输电线路与大地之间或相线之间,因空气粒子热游离上升、带电电荷增多、粒子运动速度加快、形成导电通道而发生线路闪络跳闸的情况,占山火跳闸的90%,为山火跳闸的主要原因,还包括高温烧损线路绝缘、导线对铁塔放电的情况。
对山区内的输电线路,考虑地势地貌和经济因素,通常同塔架设两回或多回线路,若发生山火,则容易造成同一输电走廊上的多回线路同时发生故障跳闸,又因山林火势易大规模延展、持续性长,会产生大量高温浓烟浓雾,线路重合闸重合率低,要等到火势减小、烟雾散开、空气环境和导线温度降低后才能强送,难以采取人为恢复的方式,故线路中断供电时间长,且同一时间内,受影响的线路多,危害电网运行安全。
针对山火现象,要从火灾的防范措施入手来降低山火的发生率:①对塔基附近的树木高度、数量、种类做好控制;②建立应急响应措施,留有足够长度、宽度的安全通道;③线路保护系统可靠、灵敏;④建立实时监测系统,并提升监控效果;⑤分季节、分时段、分天气状况,加大线路巡检,消除隐患。
4.冰灾
冰灾包括冻雨、霜冻、结冰、积雪现象。自然环境气侯异常,冷热交替不定,都会使输电线路和绝缘子串覆冰,线路、铁塔的承重量增大,导线受风面积、弧垂增加,引发导线不稳定的连续振动、舞动,严重会发生断线、倒塔等事故。绝缘子串若积雪结冰,则融化时的冰水会导致绝缘子短路,发生冰闪跳闸。
据统计,在冰污结合的情况下更易形成冰闪,因此,为防止冰闪,需增加线路、绝缘子串的污秽清扫,提高清洁度;增大爬电距离,防止由于绝缘子伞间距离小而发生积雪结冰;采用V型绝缘子串、倒V绝缘子串布置方式,双联串应增大串间距,以提高闪络电压。对导线覆冰舞动的情况,应采用融冰技术,加速覆冰的融解速度或采用加强型相间间隔棒,增加导线相间距离,减少因导线摆动多、幅度大引起导线相间距离小而发生的击穿放电现象。
5.其他
1)污秽度。输电线路跨度长,受大气污染物、盐度、烟雾、尘埃等影响,会导致导线表面会积累污秽,因高压输电线周围电场较大,易发生电晕现象,产生大量带电粒子,带电粒子附着污秽,增大带电粒子的导电率,易发生放电。故对输电线路要做好及时清扫工作。
2)温度。高温增强了导线表面温度,使原本高压输电线路上的热量难以消散,散热性差,导致线路有持续较高的温度,引起导线弧垂增大,减小了导线与地面、交叉跨越物间的安全距离,从而发生放电,造成线路跳闸。故可适当地增加导线与大地、导线相之间的距离。
3)湿度。随着水分子增多,附着在线路表面,使导线周围电荷吸收电子形成负离子,减弱游离能力,使击穿电压增高,局部电场增强,易产生电晕,导致电能损耗,产生电压降。故对导线绝缘材料选取时,应注意材料的憎水性和憎水迁移性。
4)气压。随着海拔增加,空气逐渐稀薄,密度降低,气压下降,使输电导线与大地、导线相与相之间的击穿电压降低,易发生击穿。故在地势海拔较高处,应降低架线高度。
5)鸟害。鸟类喜好口叼枯树枝在铁塔上筑窝,若树枝放置靠近或掉落到输电线路上,则易发生短路。大型鸟类在导线相间展翅飞行或相互嬉闹时,易触碰多条导线,造成相间短路或线路接地跳闸事故。故可在线路或铁塔上做特定标志,使鸟类害怕,远离输电线路。

恶劣环境气候等因素对输电线路破坏力大,会引起输电设施故障或损坏,造成停电、换线损失,影响线路运行条件、传输容量和输送能力,中断电力供应,严重时导致电网解列运行,带来巨大的经济损失。本文从安全角度分析输电线路在雷击、台风、山火、冰灾、污秽度、温度、湿度、气压、鸟害的不同条件因素下,对输电线路造成的安全风险和成因以及防治措施,以期相关电力系统、部门和相关技术人员多加强机理研究,进行合理设计,科学有效防治,从而保障输电线路安全可靠的稳定运行。

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