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      影響輸電線路安全的因素

      2020-2-12 20:17| 編輯:電工學習網| 查看: 2062| 評論: 0

      摘要: 影響輸電線路安全的因素大體分為兩類,即日常時間積累發生的磨損老化和外界因素引起的突發性故障。這兩類因素均能引發故障跳閘,中斷供電運行,嚴重時可使電網癱瘓。其中,時間積累因素可以人為控制,引起故障的幾率 ...
      影響輸電線路安全的因素大體分為兩類,即日常時間積累發生的磨損老化和外界因素引起的突發性故障。這兩類因素均能引發故障跳閘,中斷供電運行,嚴重時可使電網癱瘓。其中,時間積累因素可以人為控制,引起故障的幾率極小,而外界環境氣象(包括雷擊、臺風、山火、冰害、污穢度、溫濕度、氣壓、鳥害等)因素不可控性高,引起故障的幾率極高,破壞力大。
      1.雷擊
      雷電天氣在雨季普遍存在,隨機性大。在野外架設的大量輸電線路,具有鐵塔檔距大、高度相差大的特征,使線路耐雷水平相對較差,容易遭受雷擊。惡劣地勢處,單回線路較多,沒有平行線路提供的屏蔽及分流保護,加大了雷擊事故的發生率。雷擊跳閘在輸電線路故障中占比最大,且電壓等級越低,雷擊故障幾率越高。
      雷電放電時,積雨云層電荷積累,形成強大的靜電高壓電場,與大地攜帶的大量負電荷發生碰撞中和,釋放的能量高,電壓可高達幾百萬伏,電流可高達幾千安,產生的過電壓波陡度高、幅值大,引發線路絕緣閃絡跳閘。閃絡跳閘屬于瞬間故障,重合閘動作成功率高,可恢復導電通路,但嚴重時,會導致線路斷線,絕緣子碎裂,或沿線路侵入變電站,高溫熔斷導線,威脅破壞電力設備的絕緣強度。
      為降低輸電線路雷害事故發生的幾率,要防閃絡、防建弧、防直擊、防線路中斷供電。采用如下保護措施:①架設避雷線;②增設耦合地線;③降低鐵塔沖擊接地電阻;④采用中性點非直接接地系統;⑤加強線路絕緣水平;⑥裝設自動重合閘;⑦裝設管型避雷器;⑧采用不平衡絕緣、雙回路成環網供電等方式。
      2.臺風
      臺風天氣伴隨著狂風暴雨現象,輸電線路會發生導線舞動、風偏、斷線、倒塔等事故。斷線、倒塔容易出現南北解網,隨著電力系統對輸電線路設計風速值加大,斷線、倒塔事故發生幾率減少,但導線劇烈擺動、風偏放電、外飄物破壞引發事故的幾率高。
      風速大,輸電線路舞動幅度大,減小了導線與鐵塔、導線相與相之間的空氣間隙,空氣間隙分布又不均勻,使間隙內的電壓強度發生不同程度減小,不能承受運行的電壓值,出現擊穿放電。
      若同時存在暴風雨,則雨水使空氣電阻值降低,導線間易發生短路,使放電幾率增大,此過程發生的頻率高、反復持續性長、隨機性大、振幅大,會造成閃絡、擊穿、跳閘等故障,且線路跳閘后重合率低,人為作用弱,恢復供電時間長。除此之外,還會引起絕緣子串、金具、橫擔等支撐、輔助材料及設備的機械故障,造成巨大經濟損失。
      對于風速低的振動線路,大部分線路被安裝了防振裝置即可控制,遇到強風速時,可采用如下措施:①增加防振錘、加裝重錘裝置,以增加輸電線路垂直負荷承載能力,降低線路左右擺動幅度;②安裝阻尼線、護線條、增加分裂根數,加固導線,保障導線相間、與鐵塔間的安全距離;③采用V型絕緣子串的懸掛方式,增強絕緣子抵抗隨風橫向漂移的現象,縮小絕緣子串風偏搖擺角;④在設計塔型、架設輸電線路時,考慮在導線間留有較大距離,下移掛點,或加長、加寬橫擔。
      3. 山火
      受高溫、人為等因素影響而引發的山林大火,使空氣長時間持續溫度高、濕度低的狀態,位于山區地勢內、跨越森林植被的輸電線路與大地之間或相線之間,因空氣粒子熱游離上升、帶電電荷增多、粒子運動速度加快、形成導電通道而發生線路閃絡跳閘的情況,占山火跳閘的90%,為山火跳閘的主要原因,還包括高溫燒損線路絕緣、導線對鐵塔放電的情況。
      對山區內的輸電線路,考慮地勢地貌和經濟因素,通常同塔架設兩回或多回線路,若發生山火,則容易造成同一輸電走廊上的多回線路同時發生故障跳閘,又因山林火勢易大規模延展、持續性長,會產生大量高溫濃煙濃霧,線路重合閘重合率低,要等到火勢減小、煙霧散開、空氣環境和導線溫度降低后才能強送,難以采取人為恢復的方式,故線路中斷供電時間長,且同一時間內,受影響的線路多,危害電網運行安全。
      針對山火現象,要從火災的防范措施入手來降低山火的發生率:①對塔基附近的樹木高度、數量、種類做好控制;②建立應急響應措施,留有足夠長度、寬度的安全通道;③線路保護系統可靠、靈敏;④建立實時監測系統,并提升監控效果;⑤分季節、分時段、分天氣狀況,加大線路巡檢,消除隱患。
      4.冰災
      冰災包括凍雨、霜凍、結冰、積雪現象。自然環境氣侯異常,冷熱交替不定,都會使輸電線路和絕緣子串覆冰,線路、鐵塔的承重量增大,導線受風面積、弧垂增加,引發導線不穩定的連續振動、舞動,嚴重會發生斷線、倒塔等事故。絕緣子串若積雪結冰,則融化時的冰水會導致絕緣子短路,發生冰閃跳閘。
      據統計,在冰污結合的情況下更易形成冰閃,因此,為防止冰閃,需增加線路、絕緣子串的污穢清掃,提高清潔度;增大爬電距離,防止由于絕緣子傘間距離小而發生積雪結冰;采用V型絕緣子串、倒V絕緣子串布置方式,雙聯串應增大串間距,以提高閃絡電壓。對導線覆冰舞動的情況,應采用融冰技術,加速覆冰的融解速度或采用加強型相間間隔棒,增加導線相間距離,減少因導線擺動多、幅度大引起導線相間距離小而發生的擊穿放電現象。
      5.其他
      1)污穢度。輸電線路跨度長,受大氣污染物、鹽度、煙霧、塵埃等影響,會導致導線表面會積累污穢,因高壓輸電線周圍電場較大,易發生電暈現象,產生大量帶電粒子,帶電粒子附著污穢,增大帶電粒子的導電率,易發生放電。故對輸電線路要做好及時清掃工作。
      2)溫度。高溫增強了導線表面溫度,使原本高壓輸電線路上的熱量難以消散,散熱性差,導致線路有持續較高的溫度,引起導線弧垂增大,減小了導線與地面、交叉跨越物間的安全距離,從而發生放電,造成線路跳閘。故可適當地增加導線與大地、導線相之間的距離。
      3)濕度。隨著水分子增多,附著在線路表面,使導線周圍電荷吸收電子形成負離子,減弱游離能力,使擊穿電壓增高,局部電場增強,易產生電暈,導致電能損耗,產生電壓降。故對導線絕緣材料選取時,應注意材料的憎水性和憎水遷移性。
      4)氣壓。隨著海拔增加,空氣逐漸稀薄,密度降低,氣壓下降,使輸電導線與大地、導線相與相之間的擊穿電壓降低,易發生擊穿。故在地勢海拔較高處,應降低架線高度。
      5)鳥害。鳥類喜好口叼枯樹枝在鐵塔上筑窩,若樹枝放置靠近或掉落到輸電線路上,則易發生短路。大型鳥類在導線相間展翅飛行或相互嬉鬧時,易觸碰多條導線,造成相間短路或線路接地跳閘事故。故可在線路或鐵塔上做特定標志,使鳥類害怕,遠離輸電線路。

      惡劣環境氣候等因素對輸電線路破壞力大,會引起輸電設施故障或損壞,造成停電、換線損失,影響線路運行條件、傳輸容量和輸送能力,中斷電力供應,嚴重時導致電網解列運行,帶來巨大的經濟損失。本文從安全角度分析輸電線路在雷擊、臺風、山火、冰災、污穢度、溫度、濕度、氣壓、鳥害的不同條件因素下,對輸電線路造成的安全風險和成因以及防治措施,以期相關電力系統、部門和相關技術人員多加強機理研究,進行合理設計,科學有效防治,從而保障輸電線路安全可靠的穩定運行。

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