论文部分内容阅读
摘 要：输电线路在发生故障后，为了减少故障造成的损失、缩短故障造成线路停运的时间、降低系统运行的风险，必须尽快找到故障点。输电线路固有的特点是“点多、线长、面广、工作条件恶劣”，这就与尽快找到故障点这一需求形成矛盾，如何根据线路跳闸情况组织人员进行故障查找，对各种故障点的查找方法应是如何，这些问题值得输电线路工作人员深思。在本文中，将尝试对上述问题进行分析。
关键词：输电线路；故障查找
中图分类号：TM755 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2013）20-0100-02
输电线路在发生故障后，为了减少故障造成的损失和风险，必须尽快找到故障点。但是，输电线路固有的特点给尽快找到故障点带来了阻抗。如何根据线路跳闸情况组织人员进行故障查找，如何查找故障点，这些问题值得输电线路工作人员深思。文章将尝试对上述问题进行分析。
1 输电线路故障分析
1.1 故障类型
据有关统计数据显示，输电线路的故障90%以上为单相接地，其中又可分为金属性接地与非金属性接地。
①金属性接地。主要有全金属性接地与电弧接地。在故障录波图形中，一般可表现正弦波，其持续时间一般较短，只有几十毫秒。大部分可重合成功。保护装置与故障录波测距数距基本相符，线路两端测得数据多数没有交叉或是空档。雷击、外力破坏与风偏大多属于这一类。
②非金属性接地。在故障录波图形中，可表现为波形畸变，其持续时间一般比较长，线路两端测得数据可能出现交叉，一般无空档存在。通常树线放电、山火、鸟害与污闪均属此类。
输电线路故障又可分为横向故障与纵向故障，在此不作赘述。
1.2 故障原因
①鸟害。主要有鸟类筑巢、鸟类飞行、鸟粪闪络等现象。鸟类筑巢：在春季，鸟类开始进行筑巢产卵，若筑在线路杆塔上，当遇阴雨天气或遇大风吹落，则可能发生短路接地。鸟类飞行：鸟类在飞行中，特别是当其筑巢时，喜叼树枝或柴草等物，体型较大的鸟类在飞行中或在空中嬉戏时，容易引起短路；鸟粪闪络：鸟类栖息在杆塔横担上时，若其排粪，将对绝缘子造成污染，在空气潮湿及大雾天气时，可能发生闪络。
②外力破坏。主要有违章施工作业、盗窃电力设备、房障或树障等因素。违章作业时，通常表现为施工方在电力设备保护区内胡乱施工，大型施工机械与导线安全距离不足，有时可能撞坏杆塔、高空抛物、在线下钓鱼，造成线路短路跳闸。盗窃、破坏电力设施：少数人罔顾电网安全，对电线、杆塔进行破坏、盗窃。房障、树障：部分单位或个人违反法律法规，在电力线路保护区内建造房屋、种植树木、修路，威胁电力线路安全。
③雷击过电压跳闸。架空线路上的雷击过电压有两类，一种是直击雷过电压，雷电直接打在避雷线上或是导线上时产生过电压，其又可分为三种，即雷击杆塔顶部、雷击避雷线档距中央、绕过避雷线击中导线这三种类型；另一种是感应过电压；即雷电击打在架空线路的附近，通过电磁感应效应在高压架空线路上产生的雷击过电压。
一般来说，雷击过后，由于空气绝缘强度恢复，线路跳闸后，由于重合闸动作，能够重合成功。当然，如果造成绝缘子脱落、避雷线或者是导线断线、金具破损断落也会造成永久性故障。
④线路覆冰。高压架空线路导线表面发生覆冰一般需达到以下若干条件：环境温度及导线表面温度低于0 ℃；环境空气相对湿度超过85%；风速达到1 m/s以上。发生覆冰时，有可能对线路造成的危害如下：覆冰舞动、脱冰跳跃、绝缘子发生冰闪以及负重过负荷；因此导致杆塔变形、倒塔、金具破损、绝缘子发生闪络、损坏、导线断股等现象。
⑤线路污闪。高压架空线路的绝缘子在发生大气过电压、内部过电压以及长期运行电压的情况下必须稳定可靠地运行。绝缘设备发生污闪主要是由于其表面积聚的污秽物在一定的条件下产生潮解，沿着绝缘设备表面的泄露电流大幅增加，导致设备产生闪络的现象。污秽来源一般有两种，一种是自然污秽，其来源主要是海洋、沼泽与土壤，如尘土污染、盐碱污染、鸟粪污染等。另一种是工业污染，主要是在工业生产过程中产生的气体、液体及固体污染物。来源主要是火力发电厂、化工厂、玻璃厂等，其中化工厂对绝缘子的影响最强，其次是水泥、治金等。
2 科学合理的巡视组织是确保故障查找质量的重点
2.1 确认主体、合理分配
输电线路故障查找过程中，主体还是输电线路员工，为此，必先有足够的、合适的工作人员；但是，由于事故发生的突发性，难以保证所有的巡视人员在数量上以及质量上能够满足事故巡视的要求。如何合理的、科学地分配人员与组织问题就决定了巡视的质量。
①应开展工前会，进行工作交底。
②具体来说应该将故障分析数据、分析判断的结果、现场实际情况以及巡视中所应注意的重点向全体工作人员进行详细的交底，确保参加巡线工作的人员每个人都心中有数。
③双人巡线、合理搭配。对人员分工应合理分配，确保双人巡线，防止因巡视人员的业务素质、技能水平以及工作经验的不足而错过故障点；同时，将业务素质较好、经验丰富以及认真细心的员工分配在重点巡视地段；不管天气如何，对于恶劣天气、偏僻遥远难以走动的地段，更应安排双人巡线。
2.2 正确对待事故巡视
事故巡视与正常巡视不同，要求各工作人员有严格的纪律作为开始巡视的保障，要求巡视人员必须尽职尽责、不能因为巡视点难以到位而有所疏漏，对于巡视不到位、漏过任何一个可疑点的人员应进行批评教育。
2.3 多看、多问、多记录
在巡视过程中，除了要注意线路、杆路各相关零部件以及故障相外，还应关注周遭环境。比如说交跨、树木、临线建筑以及障碍物等；同时，要确认杆塔的下方有没有烧伤的线头、木棍、鸟类、兽类以及损坏跌落了的绝缘子等物品。同时，做为巡视的重要补充，还可以向附近的居民或者是劳动人员询问，看是否发现有线路异常现象或者是听到异常的声响，事实上，故障点有时是问出来的。在发现有可疑的物品或与故障现象相关的物件时，必须收集起来，并且将该地点周围的情况进行记录，作为事故分析的依据。发现故障点的时候应及时汇报，在发现无法判断的可疑点时，更应该进行记录并汇报。 2.4 改变巡线方法，强化巡视质量
当对故障线路所有可疑地点巡视完毕之后，对重点巡视区间还是没有任何发现的话，则应改变巡视方法，如扩大巡线范围，开展全线巡视，或者是将巡视人员进行交换，考虑内部交叉巡视。
如果还是没有发现故障点，则可以考虑进行登杆检查巡视，其优势是观察距离较近、观察范围更广，有利于发现地面巡视难以发现的异常情况，如导线上方、绝缘子表面。若是雷击情况，则可增加对避雷线、悬挂金具、放电间隙、杆塔上部组件的检查。同时，也有利于对杆塔、线路周围的异常地点进行检查。
3 全面细致的故障分析是故障查找的关键
①输电线路发生故障后，如果能第一时间展开巡线，尽早到达故障发生地点，则发现故障点的成功率就越高。但是，对于巡线人员来说，必须对故障情况有一定的掌握。因此，在召集人手进行事故障巡视的同时，必须一边做好相关准备，如工器具、物资、车辆等；一边根据调度机构所提供的故障数据——故障线路，相别，保护动作情况，测距等内容，以便进行全面细致的故障分析。
首先，应该在线路台帐上对故障进行定位。根据故障线路，相别，保护动作情况，测距结果，电压电流分量的变化情况，在线路台帐上进行定位分析。同时，考虑装置距结果5%～10%（一般为10%）的误差进行修正。另外，也可以结合该线路运行经验、往年故障分析结果来进行适当的修正。其次，应对可能的故障发生点进行定性。要完成这一点是比较难的，需要工作人员具备一定的素质，能够灵活运用事故数据分析理论、同时具有较丰富的事故处理经验以及对现场实际情况的常握了解程度，最后再通过集体商定。
②电力线路发生短路故障是出现得较多的一种故障形式。在110 kV及以上直接接地系统中，线路短路故障一般有单相接地短路、相间短路、相间接地短路以及三相短路等形式。各种短路可以通过电流电压等电气量进行分析。其中，三相短路与相间短路的特点是：无零序故障分量、故障相电压幅值降低，相电流幅值增大；接地短路电流的特点是：出现零序故障分量，故障相电压量幅值明显降低、电流幅值明显增大。根据相关数据报告分析显示，在中性点直接接地的电力系统中，各类故障以单相接地短路发生的频率最高，可达90%左右，其次是两相接地短路，以三相短路发生的频率最低。单相接地短路又可分为金属性接地与非金属性接地。发生金属性接地比非金属性接地时，电气量的变化幅度比较大。
4 详实准确的台帐系统是故障定位的保证
随着故障录波测距装置的发展，其测距精度越来越高。为了提高事故巡视的成功率以及故障定位的准确性，在220 kV及以上的变电站中都装有故障录波器，其整定值一般能够保证测距误差不大于5%（或者2 km）且相别判定正确，同时能够准确地记录故障前后的电压电流分量以及相关的开关量。同时，110 kV及以上的线路保护又基本配备了微机保护装置，通过线路参数测量以及内部的微机逻辑，可以较为准确地判断故障距离以及故障相别，为故障巡视提供了详实可靠的第一手资料。
录波装置与微机保护的测距结果的准确性取决于以下几点：装置的接线正确性，这取决于一次设备接线及二次回路的准确性；定值整定是否准确，装置定值与定值通知单是否一致，这取决于线路参数的测量结果、定值的计算值以及定值的整定是否正确；线路测量结果，线路在安装或者改造、变动后，是否进行核相以及参数测量；线路跳闸后的事故分析是否准确，包括对定值的校核调整。
线路保护装置以及故障录波装置测出的只是线路两侧变电站到故障点之间的距离，并没有详细的杆塔编号。为了实现线路故障点的准确定位，输电部门要统计好各个杆塔的距离、编号等数据，并将其体现在线路台帐上。
上面已经说过，输电线路的故障中绝大部分是单相故障，搞清楚线路的相位很重要，仅通过巡线前的工作交底、以及在耐张塔、换位塔作相位标志，对巡线人员判别故障相是不够的，必须在每个基塔、线路杆号牌子上做好相位标志，这样可以减少事故巡线人员的工作量。
最后，应根据工作情况，做好日常的缺陷记录，并按季、年度做好故障分析。
参考文献：
[1] 李光辉，高虹亮.架空输电线路运行与检修[M].北京：中国三峡出版社，2000.
[2] 张金广.论电力线路检修及缺陷的预测[J].广东科技，2008，（2）.
关键词：输电线路；故障查找
中图分类号：TM755 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2013）20-0100-02
输电线路在发生故障后，为了减少故障造成的损失和风险，必须尽快找到故障点。但是，输电线路固有的特点给尽快找到故障点带来了阻抗。如何根据线路跳闸情况组织人员进行故障查找，如何查找故障点，这些问题值得输电线路工作人员深思。文章将尝试对上述问题进行分析。
1 输电线路故障分析
1.1 故障类型
据有关统计数据显示，输电线路的故障90%以上为单相接地，其中又可分为金属性接地与非金属性接地。
①金属性接地。主要有全金属性接地与电弧接地。在故障录波图形中，一般可表现正弦波，其持续时间一般较短，只有几十毫秒。大部分可重合成功。保护装置与故障录波测距数距基本相符，线路两端测得数据多数没有交叉或是空档。雷击、外力破坏与风偏大多属于这一类。
②非金属性接地。在故障录波图形中，可表现为波形畸变，其持续时间一般比较长，线路两端测得数据可能出现交叉，一般无空档存在。通常树线放电、山火、鸟害与污闪均属此类。
输电线路故障又可分为横向故障与纵向故障，在此不作赘述。
1.2 故障原因
①鸟害。主要有鸟类筑巢、鸟类飞行、鸟粪闪络等现象。鸟类筑巢：在春季，鸟类开始进行筑巢产卵，若筑在线路杆塔上，当遇阴雨天气或遇大风吹落，则可能发生短路接地。鸟类飞行：鸟类在飞行中，特别是当其筑巢时，喜叼树枝或柴草等物，体型较大的鸟类在飞行中或在空中嬉戏时，容易引起短路；鸟粪闪络：鸟类栖息在杆塔横担上时，若其排粪，将对绝缘子造成污染，在空气潮湿及大雾天气时，可能发生闪络。
②外力破坏。主要有违章施工作业、盗窃电力设备、房障或树障等因素。违章作业时，通常表现为施工方在电力设备保护区内胡乱施工，大型施工机械与导线安全距离不足，有时可能撞坏杆塔、高空抛物、在线下钓鱼，造成线路短路跳闸。盗窃、破坏电力设施：少数人罔顾电网安全，对电线、杆塔进行破坏、盗窃。房障、树障：部分单位或个人违反法律法规，在电力线路保护区内建造房屋、种植树木、修路，威胁电力线路安全。
③雷击过电压跳闸。架空线路上的雷击过电压有两类，一种是直击雷过电压，雷电直接打在避雷线上或是导线上时产生过电压，其又可分为三种，即雷击杆塔顶部、雷击避雷线档距中央、绕过避雷线击中导线这三种类型；另一种是感应过电压；即雷电击打在架空线路的附近，通过电磁感应效应在高压架空线路上产生的雷击过电压。
一般来说，雷击过后，由于空气绝缘强度恢复，线路跳闸后，由于重合闸动作，能够重合成功。当然，如果造成绝缘子脱落、避雷线或者是导线断线、金具破损断落也会造成永久性故障。
④线路覆冰。高压架空线路导线表面发生覆冰一般需达到以下若干条件：环境温度及导线表面温度低于0 ℃；环境空气相对湿度超过85%；风速达到1 m/s以上。发生覆冰时，有可能对线路造成的危害如下：覆冰舞动、脱冰跳跃、绝缘子发生冰闪以及负重过负荷；因此导致杆塔变形、倒塔、金具破损、绝缘子发生闪络、损坏、导线断股等现象。
⑤线路污闪。高压架空线路的绝缘子在发生大气过电压、内部过电压以及长期运行电压的情况下必须稳定可靠地运行。绝缘设备发生污闪主要是由于其表面积聚的污秽物在一定的条件下产生潮解，沿着绝缘设备表面的泄露电流大幅增加，导致设备产生闪络的现象。污秽来源一般有两种，一种是自然污秽，其来源主要是海洋、沼泽与土壤，如尘土污染、盐碱污染、鸟粪污染等。另一种是工业污染，主要是在工业生产过程中产生的气体、液体及固体污染物。来源主要是火力发电厂、化工厂、玻璃厂等，其中化工厂对绝缘子的影响最强，其次是水泥、治金等。
2 科学合理的巡视组织是确保故障查找质量的重点
2.1 确认主体、合理分配
输电线路故障查找过程中，主体还是输电线路员工，为此，必先有足够的、合适的工作人员；但是，由于事故发生的突发性，难以保证所有的巡视人员在数量上以及质量上能够满足事故巡视的要求。如何合理的、科学地分配人员与组织问题就决定了巡视的质量。
①应开展工前会，进行工作交底。
②具体来说应该将故障分析数据、分析判断的结果、现场实际情况以及巡视中所应注意的重点向全体工作人员进行详细的交底，确保参加巡线工作的人员每个人都心中有数。
③双人巡线、合理搭配。对人员分工应合理分配，确保双人巡线，防止因巡视人员的业务素质、技能水平以及工作经验的不足而错过故障点；同时，将业务素质较好、经验丰富以及认真细心的员工分配在重点巡视地段；不管天气如何，对于恶劣天气、偏僻遥远难以走动的地段，更应安排双人巡线。
2.2 正确对待事故巡视
事故巡视与正常巡视不同，要求各工作人员有严格的纪律作为开始巡视的保障，要求巡视人员必须尽职尽责、不能因为巡视点难以到位而有所疏漏，对于巡视不到位、漏过任何一个可疑点的人员应进行批评教育。
2.3 多看、多问、多记录
在巡视过程中，除了要注意线路、杆路各相关零部件以及故障相外，还应关注周遭环境。比如说交跨、树木、临线建筑以及障碍物等；同时，要确认杆塔的下方有没有烧伤的线头、木棍、鸟类、兽类以及损坏跌落了的绝缘子等物品。同时，做为巡视的重要补充，还可以向附近的居民或者是劳动人员询问，看是否发现有线路异常现象或者是听到异常的声响，事实上，故障点有时是问出来的。在发现有可疑的物品或与故障现象相关的物件时，必须收集起来，并且将该地点周围的情况进行记录，作为事故分析的依据。发现故障点的时候应及时汇报，在发现无法判断的可疑点时，更应该进行记录并汇报。 2.4 改变巡线方法，强化巡视质量
当对故障线路所有可疑地点巡视完毕之后，对重点巡视区间还是没有任何发现的话，则应改变巡视方法，如扩大巡线范围，开展全线巡视，或者是将巡视人员进行交换，考虑内部交叉巡视。
如果还是没有发现故障点，则可以考虑进行登杆检查巡视，其优势是观察距离较近、观察范围更广，有利于发现地面巡视难以发现的异常情况，如导线上方、绝缘子表面。若是雷击情况，则可增加对避雷线、悬挂金具、放电间隙、杆塔上部组件的检查。同时，也有利于对杆塔、线路周围的异常地点进行检查。
3 全面细致的故障分析是故障查找的关键
①输电线路发生故障后，如果能第一时间展开巡线，尽早到达故障发生地点，则发现故障点的成功率就越高。但是，对于巡线人员来说，必须对故障情况有一定的掌握。因此，在召集人手进行事故障巡视的同时，必须一边做好相关准备，如工器具、物资、车辆等；一边根据调度机构所提供的故障数据——故障线路，相别，保护动作情况，测距等内容，以便进行全面细致的故障分析。
首先，应该在线路台帐上对故障进行定位。根据故障线路，相别，保护动作情况，测距结果，电压电流分量的变化情况，在线路台帐上进行定位分析。同时，考虑装置距结果5%～10%（一般为10%）的误差进行修正。另外，也可以结合该线路运行经验、往年故障分析结果来进行适当的修正。其次，应对可能的故障发生点进行定性。要完成这一点是比较难的，需要工作人员具备一定的素质，能够灵活运用事故数据分析理论、同时具有较丰富的事故处理经验以及对现场实际情况的常握了解程度，最后再通过集体商定。
②电力线路发生短路故障是出现得较多的一种故障形式。在110 kV及以上直接接地系统中，线路短路故障一般有单相接地短路、相间短路、相间接地短路以及三相短路等形式。各种短路可以通过电流电压等电气量进行分析。其中，三相短路与相间短路的特点是：无零序故障分量、故障相电压幅值降低，相电流幅值增大；接地短路电流的特点是：出现零序故障分量，故障相电压量幅值明显降低、电流幅值明显增大。根据相关数据报告分析显示，在中性点直接接地的电力系统中，各类故障以单相接地短路发生的频率最高，可达90%左右，其次是两相接地短路，以三相短路发生的频率最低。单相接地短路又可分为金属性接地与非金属性接地。发生金属性接地比非金属性接地时，电气量的变化幅度比较大。
4 详实准确的台帐系统是故障定位的保证
随着故障录波测距装置的发展，其测距精度越来越高。为了提高事故巡视的成功率以及故障定位的准确性，在220 kV及以上的变电站中都装有故障录波器，其整定值一般能够保证测距误差不大于5%（或者2 km）且相别判定正确，同时能够准确地记录故障前后的电压电流分量以及相关的开关量。同时，110 kV及以上的线路保护又基本配备了微机保护装置，通过线路参数测量以及内部的微机逻辑，可以较为准确地判断故障距离以及故障相别，为故障巡视提供了详实可靠的第一手资料。
录波装置与微机保护的测距结果的准确性取决于以下几点：装置的接线正确性，这取决于一次设备接线及二次回路的准确性；定值整定是否准确，装置定值与定值通知单是否一致，这取决于线路参数的测量结果、定值的计算值以及定值的整定是否正确；线路测量结果，线路在安装或者改造、变动后，是否进行核相以及参数测量；线路跳闸后的事故分析是否准确，包括对定值的校核调整。
线路保护装置以及故障录波装置测出的只是线路两侧变电站到故障点之间的距离，并没有详细的杆塔编号。为了实现线路故障点的准确定位，输电部门要统计好各个杆塔的距离、编号等数据，并将其体现在线路台帐上。
上面已经说过，输电线路的故障中绝大部分是单相故障，搞清楚线路的相位很重要，仅通过巡线前的工作交底、以及在耐张塔、换位塔作相位标志，对巡线人员判别故障相是不够的，必须在每个基塔、线路杆号牌子上做好相位标志，这样可以减少事故巡线人员的工作量。
最后，应根据工作情况，做好日常的缺陷记录，并按季、年度做好故障分析。
参考文献：
[1] 李光辉，高虹亮.架空输电线路运行与检修[M].北京：中国三峡出版社，2000.
[2] 张金广.论电力线路检修及缺陷的预测[J].广东科技，2008，（2）.