论文部分内容阅读
架空线路各部件除了承受正常的机械负荷和电力负荷外，还需经受自然灾害的袭击，因而使架空线路日趋损坏而引起故障。例如：由于湿度的变化，会使铁塔和金属构件发生锈蚀：由于温度变化会引起导线张力发生变化，易造成绝缘子和其他部件损坏；由于大风等，会使导线产生振动、跳跃、甚至碰线，易造成断线、倒杆；由于有小雨和烟雾易引起脏污的绝缘子发生闪络甚至击穿，造成架空线路跳闸事故。另外还有鸟兽、树木、风筝、洪水等，都能引起架空线路故障。本文将就架空线路故障的产生原因、现象、危害性及采取的措施等进行探讨。
1 导线的断股、损伤和闪络烧伤故障
刮风会使导线、架空地线发生振动或摆动造成断股，甚至发生导线之间相碰形成相间短路，烧伤导线造成跳闸而使线路停电。导线的振动和断股一般发生在导线悬挂处。
1．1 产生故障的原因
(1)引线驰度较大且细而轻，易受风吹摆动。长期以来，在被线夹握住的地方，铝线因反复曲折而在弯曲部分“疲劳”，开始发生单股折断，逐渐发展到由外层到内层断股。导线断股后，有效面积减少，机械强度降低，每股所受的拉力增加，因此便加速了断股的发展，同时未断股的电流密度增加，引起导线因过载而发热，最后造成断线。
(2)当风速在0.5－4m/s时，容易引起导线周期性的上、下振动，导致导线断股。
(3)当风速在5-20m/s时，由于振幅较大，易引起全档导线做波浪式的起伏运动，造成相问或导线对地的闪络，导致线路停电事故。
(4)在5-8级大风时，架空线路的各相导线摆动不一，如线间距离较小或各相导线驰度不均衡时，就会发生碰线事故或线间放电闪络故障。
(5)导线、架空地线在制造上有缺陷，如有断股等情况，或因受大气中水分及腐蚀性气体的作用，使导线氧化、生锈变质而减弱机械强度，于是在刮大风时亦会引起断线。
1．2 预防措施
(1)对于风吹摆动较大的导线，应进行调整，松的应调紧，或在两杆塔中间加装一根杆塔，以缩短档距，使导线稳定。
(2)在线夹附近的导线上加装防震锤、护线条，以防止导线振动。护线条是用与导线相同的材料制成的，外形是中间粗两头细的一根根铝棍。在线夹处用这种护线条将导线缠裹起来，就能加强导线的机械强度，并且在导线发生振动时，可以防止导线在线夹出口处发生剧烈的曲折。
防震锤由两个形状如杯子的生铁组成，两个生铁块分别固定在一根钢绞线的两端，而钢绞线的中部用夹子固定在导线上。在导线振动时，防震锤由于它的重量和弹性使起到阻碍导线振动的作用。
(3)对耐张塔上的跳线，应注意其摆动的情况，在最大摆度时应不至于对杆塔、横担或拉线发生放电，如有这种可能，一般可用绝缘子串来固定，亦可在跳线上附加一铁棍，这样就能有效地解决跳线因受风而摆动。
2 导线驰度超过允许值而造成导线弧光短路故障
导线架设在杆塔上，在相邻两座杆塔间，均垂下一个弧形曲线，其下垂的幅度称为弧垂或驰度。相邻两杆的水平距离称为档距。导线驰度大小与档距长度、导线重量、架线松紧以及气温、风、冰雪等自然条件有关，但应符合设计规定。如导线驰度超过允许值，将会造成架空线路的故障，必须及时进行调整，以确保线路安全运行。
如果导线在架空线路架设时未拉紧，或在运行中因受机械负荷、电力负荷、风、雨、雪、冰、雷电的影响造成驰度过大时，便会使对地距离相应减少。此时，若导线型号小、架构及型式不适合、相间或相对地之间距离较小时，在遇到系统中持续短路时的过电压、龙卷风、高气温和重负荷等的影响，导线就会发生摆动，从而造成相间和相对杆塔之间发生放电，严重时会引起弧光短路事故；若导线型号大时，在遇大风时导线就会发生摆动，因而使接头附近的导线和隔离开关的支持瓷瓶损坏：若隔离开关的支持瓷瓶不牢固，则会发生摆动，引起隔离开关接头接触不良或动、静触头之间相互摩擦。因此，必须对导线进行调整，将导线收紧，使其驰度符合允许值，以保证线路的安全运行。
由于电气设备或架构的基础下沉使导线拉紧，这样加大了导线的拉力，减小了导线的机械强度。此时，若遇冬季气温低，且通过导线的电流又小，则会使导线拉长和拉断，同时损坏电气设备。如隔离开关引线拉紧后，使隔离开关瓷瓶拉歪，造成瓷瓶从铁帽下拉断或使隔离开关的动、静触头之间接触不良，严重时会将合上的隔离开关拉开，引起动、静触头之间放电，有可能发展成三相弧光短路事故。因此，必须对导线进行调整，将导线放松，以保证线路的安全运行。
3 导线发热故障
架空导线大部分采用钢芯铝线，而钢芯铝线的允许温度为70℃。导线在正常运行时，不应超过允许温度，应监视导线的实际负荷电流不应超过安全电流。因为导线的过负荷运行，会使导线温度超过允许值，从而引起导线激烈氧化，使铝导线表面起泡或发白，铜导线表面发红或有红斑，长时间过负荷运行，就会损坏导线。
导线因过负荷发热后，会使金属抗拉强度降低，如铝线超过100℃、铜线超过150℃、钢绞线超过150℃、钢线超过300℃时，其抗拉强度便迅速下降。此外，导线长期发热，会使金属慢性退火，从而降低导线的机械强度，此时如遇短路故障，由于电动力的影响，就会使导线变形或断裂。因此，发现导线过负荷时，应降低负荷，使电流在额定值以内，从而确保架空线路的安全运行。
4 导线的雷害故障
4．1 故障的原因分析
大气过电压是指由于雷击引起的过电压，又称雷电过电压，此种过电压是由直击雷和感应雷所引起的。在架空线路的全部事故中，约占40％－60％为雷害引起的，
线路附近落雷所引起的过电压叫感应过电压，其数值可达到100kV左右，最高可达到300kV。这对110kV以上的架空线路是没有什么危险性，因为线路绝缘水平能够承受这种过电压，可对35kV级以下的架空线路是有很大的危险性，很容易引起绝缘子对地发生闪络，特别是绝缘子表面脏污或绝缘缺陷时，更容易发生故障。
如果雷电直接落到线路上，由于雷电电压很高，对任何架空线路均是危险的；如果雷电直击铁塔时，铁塔上会产生很高的电压，从而引起雷电波反击导线的现象，使铁塔与导线间的绝缘发生闪络，此时导线上也有很高的感应过电压，一般可达到300－400kV，这可能引起相邻两相间的绝缘子闪络。当雷电直击导线时，也会引起杆塔与导线间的绝缘发生闪络。当雷电直接落在杆塔中间架空地线上时，会产生高压的雷电波，该雷电一般经接地线而流人大地，但是，若杆塔的接地装置不合格，或导线与架空地线之间距离不够时，亦可能在架空地线与导线之间发生闪络。
雷电过电压所引起的绝缘闪络或相间闪络主要是电弧短路造成，随着系统短路容量的大小以及电弧持 续时间长短的不同，其破坏程度也不同，可能引起绝缘子烧伤或完全破坏，甚至是导线过热熔化或烧断。
当线路遭受雷击发生故障引起跳闸后，电弧就会熄灭。此时，如果绝缘子和导线的烧伤并不严重，则应将线路停电，然后进行修理。
4．2 防雷措施
为保证架空线路的安全运行，必须采取以下防雷措施：
(1)在架空线路上架设架空地线
架空地线可以遮住导线，主要是保护导线不受直接雷击，使雷尽量落在架空地线本身上，并通过杆塔上的金属部分和埋设在地下的接地装置，使雷电流人大地，从而保证了线路的安全运行。
由于架空地线的防雷效果较好，造价便宜，所以，110kV及以上的架空线路均采用架空地线。
(2)用管型避雷器保护架空线路
管型避雷器主要有外部火花间隙和内部火花间隙组成，正常时，外部间隙把管型避雷器和系统电压隔开，使避雷器在线路正常运行时不受电压作用。当线路遭受雷击时，外部间隙和内部间隙先后被击穿，使雷电流流人大地。放电时，由于管内有很大的电流通过而形成强烈的电弧，此时管内温度很高。管内纤维材料在高温作用下而分解出大量的气体，在很短时间内能使管内产生很大气压，此气体以很快的速度向管外排出，造成强烈的纵向吹动，使电弧熄灭，全部过程所需时间仅0.01－0.02s内。
(3)保护间隙防雷
在中性点直接接地的电网中，保护间隙被击穿时，要发生短路现象，其原因是保护间隙击穿时，就和中性点接地处形成单相短路回路。在中性点不接地的电网中，当两相间隙同时击穿时，就要发生相间短路。由于间隙击穿时不能自动灭弧，所以会引起电源断路器自动跳闸，因此，保护间隙虽然对设备能起保护作用，但不能保证对用户的连续供电。为了保证线路的连续供电，在装有保护间隙的线路上，应有自动重合闸装置，以减少线路停电故障。
(4)用阀型、氧化锌避雷器保护
对个别线路上绝缘薄弱的地方，如柱上断路器，变压器、电缆头等可用阀型避雷器或氧化锌避雷器作保护。
5 结束语
总之，对架空线路的各种故障一定要发现及时，在处理过程中，判断要准确，处理要果断，消除要及时，以确保系统的安全稳定运行。以上是本人在长期的线路安装及运行维护中，总结的一些经验，供大家参考。
1 导线的断股、损伤和闪络烧伤故障
刮风会使导线、架空地线发生振动或摆动造成断股，甚至发生导线之间相碰形成相间短路，烧伤导线造成跳闸而使线路停电。导线的振动和断股一般发生在导线悬挂处。
1．1 产生故障的原因
(1)引线驰度较大且细而轻，易受风吹摆动。长期以来，在被线夹握住的地方，铝线因反复曲折而在弯曲部分“疲劳”，开始发生单股折断，逐渐发展到由外层到内层断股。导线断股后，有效面积减少，机械强度降低，每股所受的拉力增加，因此便加速了断股的发展，同时未断股的电流密度增加，引起导线因过载而发热，最后造成断线。
(2)当风速在0.5－4m/s时，容易引起导线周期性的上、下振动，导致导线断股。
(3)当风速在5-20m/s时，由于振幅较大，易引起全档导线做波浪式的起伏运动，造成相问或导线对地的闪络，导致线路停电事故。
(4)在5-8级大风时，架空线路的各相导线摆动不一，如线间距离较小或各相导线驰度不均衡时，就会发生碰线事故或线间放电闪络故障。
(5)导线、架空地线在制造上有缺陷，如有断股等情况，或因受大气中水分及腐蚀性气体的作用，使导线氧化、生锈变质而减弱机械强度，于是在刮大风时亦会引起断线。
1．2 预防措施
(1)对于风吹摆动较大的导线，应进行调整，松的应调紧，或在两杆塔中间加装一根杆塔，以缩短档距，使导线稳定。
(2)在线夹附近的导线上加装防震锤、护线条，以防止导线振动。护线条是用与导线相同的材料制成的，外形是中间粗两头细的一根根铝棍。在线夹处用这种护线条将导线缠裹起来，就能加强导线的机械强度，并且在导线发生振动时，可以防止导线在线夹出口处发生剧烈的曲折。
防震锤由两个形状如杯子的生铁组成，两个生铁块分别固定在一根钢绞线的两端，而钢绞线的中部用夹子固定在导线上。在导线振动时，防震锤由于它的重量和弹性使起到阻碍导线振动的作用。
(3)对耐张塔上的跳线，应注意其摆动的情况，在最大摆度时应不至于对杆塔、横担或拉线发生放电，如有这种可能，一般可用绝缘子串来固定，亦可在跳线上附加一铁棍，这样就能有效地解决跳线因受风而摆动。
2 导线驰度超过允许值而造成导线弧光短路故障
导线架设在杆塔上，在相邻两座杆塔间，均垂下一个弧形曲线，其下垂的幅度称为弧垂或驰度。相邻两杆的水平距离称为档距。导线驰度大小与档距长度、导线重量、架线松紧以及气温、风、冰雪等自然条件有关，但应符合设计规定。如导线驰度超过允许值，将会造成架空线路的故障，必须及时进行调整，以确保线路安全运行。
如果导线在架空线路架设时未拉紧，或在运行中因受机械负荷、电力负荷、风、雨、雪、冰、雷电的影响造成驰度过大时，便会使对地距离相应减少。此时，若导线型号小、架构及型式不适合、相间或相对地之间距离较小时，在遇到系统中持续短路时的过电压、龙卷风、高气温和重负荷等的影响，导线就会发生摆动，从而造成相间和相对杆塔之间发生放电，严重时会引起弧光短路事故；若导线型号大时，在遇大风时导线就会发生摆动，因而使接头附近的导线和隔离开关的支持瓷瓶损坏：若隔离开关的支持瓷瓶不牢固，则会发生摆动，引起隔离开关接头接触不良或动、静触头之间相互摩擦。因此，必须对导线进行调整，将导线收紧，使其驰度符合允许值，以保证线路的安全运行。
由于电气设备或架构的基础下沉使导线拉紧，这样加大了导线的拉力，减小了导线的机械强度。此时，若遇冬季气温低，且通过导线的电流又小，则会使导线拉长和拉断，同时损坏电气设备。如隔离开关引线拉紧后，使隔离开关瓷瓶拉歪，造成瓷瓶从铁帽下拉断或使隔离开关的动、静触头之间接触不良，严重时会将合上的隔离开关拉开，引起动、静触头之间放电，有可能发展成三相弧光短路事故。因此，必须对导线进行调整，将导线放松，以保证线路的安全运行。
3 导线发热故障
架空导线大部分采用钢芯铝线，而钢芯铝线的允许温度为70℃。导线在正常运行时，不应超过允许温度，应监视导线的实际负荷电流不应超过安全电流。因为导线的过负荷运行，会使导线温度超过允许值，从而引起导线激烈氧化，使铝导线表面起泡或发白，铜导线表面发红或有红斑，长时间过负荷运行，就会损坏导线。
导线因过负荷发热后，会使金属抗拉强度降低，如铝线超过100℃、铜线超过150℃、钢绞线超过150℃、钢线超过300℃时，其抗拉强度便迅速下降。此外，导线长期发热，会使金属慢性退火，从而降低导线的机械强度，此时如遇短路故障，由于电动力的影响，就会使导线变形或断裂。因此，发现导线过负荷时，应降低负荷，使电流在额定值以内，从而确保架空线路的安全运行。
4 导线的雷害故障
4．1 故障的原因分析
大气过电压是指由于雷击引起的过电压，又称雷电过电压，此种过电压是由直击雷和感应雷所引起的。在架空线路的全部事故中，约占40％－60％为雷害引起的，
线路附近落雷所引起的过电压叫感应过电压，其数值可达到100kV左右，最高可达到300kV。这对110kV以上的架空线路是没有什么危险性，因为线路绝缘水平能够承受这种过电压，可对35kV级以下的架空线路是有很大的危险性，很容易引起绝缘子对地发生闪络，特别是绝缘子表面脏污或绝缘缺陷时，更容易发生故障。
如果雷电直接落到线路上，由于雷电电压很高，对任何架空线路均是危险的；如果雷电直击铁塔时，铁塔上会产生很高的电压，从而引起雷电波反击导线的现象，使铁塔与导线间的绝缘发生闪络，此时导线上也有很高的感应过电压，一般可达到300－400kV，这可能引起相邻两相间的绝缘子闪络。当雷电直击导线时，也会引起杆塔与导线间的绝缘发生闪络。当雷电直接落在杆塔中间架空地线上时，会产生高压的雷电波，该雷电一般经接地线而流人大地，但是，若杆塔的接地装置不合格，或导线与架空地线之间距离不够时，亦可能在架空地线与导线之间发生闪络。
雷电过电压所引起的绝缘闪络或相间闪络主要是电弧短路造成，随着系统短路容量的大小以及电弧持 续时间长短的不同，其破坏程度也不同，可能引起绝缘子烧伤或完全破坏，甚至是导线过热熔化或烧断。
当线路遭受雷击发生故障引起跳闸后，电弧就会熄灭。此时，如果绝缘子和导线的烧伤并不严重，则应将线路停电，然后进行修理。
4．2 防雷措施
为保证架空线路的安全运行，必须采取以下防雷措施：
(1)在架空线路上架设架空地线
架空地线可以遮住导线，主要是保护导线不受直接雷击，使雷尽量落在架空地线本身上，并通过杆塔上的金属部分和埋设在地下的接地装置，使雷电流人大地，从而保证了线路的安全运行。
由于架空地线的防雷效果较好，造价便宜，所以，110kV及以上的架空线路均采用架空地线。
(2)用管型避雷器保护架空线路
管型避雷器主要有外部火花间隙和内部火花间隙组成，正常时，外部间隙把管型避雷器和系统电压隔开，使避雷器在线路正常运行时不受电压作用。当线路遭受雷击时，外部间隙和内部间隙先后被击穿，使雷电流流人大地。放电时，由于管内有很大的电流通过而形成强烈的电弧，此时管内温度很高。管内纤维材料在高温作用下而分解出大量的气体，在很短时间内能使管内产生很大气压，此气体以很快的速度向管外排出，造成强烈的纵向吹动，使电弧熄灭，全部过程所需时间仅0.01－0.02s内。
(3)保护间隙防雷
在中性点直接接地的电网中，保护间隙被击穿时，要发生短路现象，其原因是保护间隙击穿时，就和中性点接地处形成单相短路回路。在中性点不接地的电网中，当两相间隙同时击穿时，就要发生相间短路。由于间隙击穿时不能自动灭弧，所以会引起电源断路器自动跳闸，因此，保护间隙虽然对设备能起保护作用，但不能保证对用户的连续供电。为了保证线路的连续供电，在装有保护间隙的线路上，应有自动重合闸装置，以减少线路停电故障。
(4)用阀型、氧化锌避雷器保护
对个别线路上绝缘薄弱的地方，如柱上断路器，变压器、电缆头等可用阀型避雷器或氧化锌避雷器作保护。
5 结束语
总之，对架空线路的各种故障一定要发现及时，在处理过程中，判断要准确，处理要果断，消除要及时，以确保系统的安全稳定运行。以上是本人在长期的线路安装及运行维护中，总结的一些经验，供大家参考。