500kV输电线路频繁跳闸事件初步分析报告.docx
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500kV输电线路频繁跳闸事件初步分析报告
500kVXXX双回频繁跳闸事件初步
分析报告
一、线路基本情况
500kVXXX甲线全长144.686公里，共361基塔，于2008年7月19日投运，线路途经XX省XX、XX、XX、XX、XX、XX6个县，全线海拔约600~1200m，超过1000m海拔地区约占14.5％；通过林区长度约95.15km，以杉树为主；全线地形分为：
高山大岭50.640公里，占35%，山区86.812公里，占60%，丘陵7.234公里，占5%。
设计单位为XX电力设计院，施工单位为吉林送变电、山东送变电、广西送变电、南宁建宁供用电、浙江送变电、新疆送变电。
2009年10月至2010年2月，对XXX甲线进行了抗冰加固改造，改造内容分为加塔、换塔、改线、更换地线、铁塔地线支架加强等5个部分，其中：
加塔34基、换塔22基、改线26基、地线支架加强17基。
改造后，原线路杆塔由322基增加至现在的361基，线路长度由144.671km增加至144.686km。
抗冰加固施工单位为陕西送变电、XX送变电、云南送变电、葛洲坝送变电、广西送变电、内蒙古送变电。
500kVXXX乙线全长143.302公里，共355基塔，于2008年7月17日投运，线路途经XX省XX、XX、XX、XX、XX、XX6个县，全线海拔约600~1200米，超过1000m海拔地区约占14.5％；通过林区长度约95km，以杉树为主；全线地形分为：
高山大岭：
25km，占35％，一般山地：
44km，占60％，丘陵：
3km，占5％。
设计单位为XX电力设计院，施工单位为吉林送变电、山东送变电、广西送变电、南宁建宁供用电、浙江送变电、新疆送变电。
2009年10月至2010年2月，XXX输电公司对XXX乙线进行了抗冰加固改造，改造内容分为加塔、换塔、改线、更换地线、铁塔地线支架加强5个部分，其中：
加塔44基、换塔30基、改线26基、地线支架加强31基。
改造后，原线路杆塔由306基增加至355基，线路长度由143.302km减少至现在的143.298km。
抗冰加固施工单位为陕西送变电、XX送变电、云南送变电、葛洲坝送变电、广西送变电、内蒙古送变电。
500kVXXX甲、乙线JZ3、JZ4等紧凑型铁塔由XX电力线路器材厂等三家单位供货，JG2、ZB22等常规型铁塔由江苏电力装备有限公司等四家单位供货。
LGJ-300/40导线由贵阳汉河电缆有限公司等四家单位供货，LGJ-630/45导线由昆明电缆股份有限公司等四家单位供货，OPGW光缆由江苏通光信息有限公司供货，GJ-80、GJ-100地线由马鞍山市鼎泰科技有限责任公司供货，LBGJ-120-40AC地线由江西新华金属制品有限责任公司供货。
所有的导地线金具由石家庄开发区华能电气有限公司等四家单位供货。
500kVXXX甲、乙线基本平行走线，相距在80—1500米左右。
二、故障现象
2012年1月23日—28日，500kVXXX甲线跳闸17次，自动重合闸动作7次不成功；500kVXXX乙线跳闸25次，自动重合闸动作9次不成功；自动重合闸不成功后经强送复电。
具体情况见附件一。
三、处理过程
1、全面开展线路特巡
自01月04日XXX启动了蓝色预警以来，线路班组做好了覆冰数据的记录及上报工作，每天按照零汇报制度认真做好覆冰日报。
01月23日线路跳闸后XXXXXX线路人员防冰特巡时巡视发现XX县敏洞乡章沟村、XX县报京乡报京村等区段线路导、地线覆冰超过线路设计覆冰值的50%，立即向总调申请对500kVXXX甲、乙线进行直流融冰。
另一方面立即按照应急要求到岗到位，线路人员分为5个组，积极开展线路抗冰特巡，其中三个组蹲守在XX县章沟村、XX县磻溪村、XX县报京村等地，从01月22日至28日，共出动线路班组人员150多人次，群众护线员60多人次开展抗冰及故障特巡。
由于道路覆冰，天气恶劣，铁塔上覆冰正在融化脱落，不能进行登塔检查。
2、及时启动融冰装置
1月23日，根据500kVXXX甲、乙线路覆冰情况，XXX启动XX站融冰装置对500kVXXX甲乙线进行融冰。
在进行XXX乙线融冰过程中，XX站直流融冰装置直流电流达700A时，直流融冰装置过压保护动作，跳开相应开关，阀厅内伴有弧光与异味，经现场检查发现接有平波电抗器的整流桥臂的B相共有四块触发板烧坏，至此暂停融冰，积极进行设备抢修，从杭州谐平公司调集备件（站内仅有2块备件），1月25日，更换烧坏触发板后，随后零功率实验成功，但带线路融冰电流在450A时，电流漂移较大，烧坏触发板一块，XX站立即停止融冰工作。
XXX公司应急办决定通过500kV桂林站直流融冰装置对XXX甲、乙线进行融冰，1月26日，通过黎桂甲线分别串联XXX甲乙线成功进行融冰。
3、细致开展站内设备检查
XXX双线相继发生跳闸后，XXX各级人员高度重视，XX站立即启动应急响应，检修与运行人员及时返岗，抽调2名保护人员和2名一次人员站内值守。
XX站严格按照“薄弱重点设备仔细查”原则开展特殊巡视，每次设备跳闸对开关、电流互感器等设备的储能、气压、外观进行详细检查，确保一次设备在可控状态；对二次系统装置的信号，报文等项目进行仔细检查核对，确保继电保护能正确动作。
XX站500kV开关采用北京ABB高压电气开关有限公司的产品，型号为HPL245-550B2，该开关额定短路开断电流为63kA，机械稳定性为10000次，标准操作循环为：
O-0.3s-CO-180s-CO；规定运行短路次数需满足∑n*I^1.8=20000（n为短路次数，I为短路电流，单位为kA）。
2008年7月中旬XX站投入运行，投运后全站设备按照《电力设备预防性试验规程》中试验周期要求，在2009年3月与2011年12月，XX站停电检修期间对500kV开关等相关设备及继电保护装置进行了全面预试定检，两次预试结果均符合规程规范要求。
2012年1月22日至28日，XX站共计跳闸43次，期间值班及检修人员加强了对开关等一次设备的特巡和监控，站内设备无异常，继电保护装置可靠、快速、灵敏、正确动作。
43次跳闸中最大故障电流为：
5.012kA，迄今为止开关中最大动作次数为193次，若按照本次跳闸期间最大故障电流计算，XX站开关能开断1098次（n=20000/5.012^1.8=1098）。
因此，XX站开关等相关设备在本次跳闸期间均在技术范围内，未造成站内设备损伤，站内设备能可靠运行。
4、频繁跳闸采取的其他措施
线路故障后，值班人员严格执行调度纪律，在规定的时间内准确快速的汇报了现场详细情况，仔细分析保护报文对故障做出判断，根据设备状况及时向总调进行汇报。
另一方面，XXX根据现场情况向总调申请将XXX甲、乙线暂时停运，待融冰后再复电，但考虑系统需要，总调未同意。
同时，根据设备频繁跳闸，频繁切断故障电流，考虑开关与现场检查人员安全，值班员积极主动向总调申请退出线路重合闸，跳闸间隔一段时间后对线路手动合闸，确保开关和特巡人员人身安全，因总调考虑运行方式与系统安全可靠，未同意退出重合闸。
四、故障原因分析
通过对此次故障点的特巡情况，分析如下：
1、故障发生地段特征
通过附表一可以看出，此次集中跳闸的故障段点多面广，档距从132米到1148米不等，平均海拔在1000米左右，除01月26日10时11分XXX乙线B相跳闸，对应塔号为500kVXXX乙线37#—39#为Ⅲ级污区、紧凑型线路外，其它区段全部为I级污区，常规型线路，采用四分裂导线。
跳闸故障涉及500kVXXX甲线有35基铁塔，29档线，总长11617米，14个耐张段，其中7个孤立档，处于迎风坡共计22档。
跳闸故障涉及500kVXXX乙线有49基铁塔，37档线，总长15807米，24个耐张段，其中14个孤立档，处于迎风坡共计31档。
2、故障发生地段气象特征
故障发生时温度回升，局部区域伴有大风，现场导、地线脱冰产生跳跃。
此次覆冰来势较猛，并且昼夜气温变化快，从1月22日覆冰开始增加，到1月23日已经达到设计覆冰值的50%以上，1月25日白天温度回升较明显，但夜间温度骤然降低，1月26日白天开始持续到1月27日，气温稳步回升，并伴有大风。
从气温趋势图可以看出从24至26日气温回升幅度较大，跳闸信息表显示24日至26日跳闸时间集中在7：
00至17：
00区段内，属于白天气温回升时段，此时导地线、绝缘子的覆冰开始融化，而24日至25日夜间18：
00至次日6：
00区段内没有发生跳闸，该时间段正处于夜间降温时段，这说明跳闸与气温回升有着密切联系。
27日至28日沿线气温持续回升趋缓，但平均气温2-4度，夜间气温虽比白天有所下降，但也在0度及以上，因此夜间也存在融冰现象，因此27日至28日夜间有跳闸发生。
3、故障相基本为靠近地线的导线边相。
根据杆塔设计图，故障段杆塔边相导线与地线之间的水平位移均在3米以上，满足现行设计规程要求（规程要求重冰区500kV线路导地线水平位移不得小于3米），但由于风速较大（较往年同期3m/s左右明显偏大），现场测量风速为10m/s—15m/s左右，地线脱冰时运动轨迹发生变化，导致了地线脱冰跳跃时导地线安全距离不够而放电。
4、防冰闪改造情况
2011年XXX公司严格按照网公司制定的改造原则即“4+1”插花的方式对500kVXXX甲线、500kVXXX乙线的绝缘子进行了全部的防冰闪改造：
涉及故障跳闸的500kVXXX甲线有35基铁塔，除了268#、269#、270#塔为合成绝缘子外，14基直线塔和18基耐张塔的跳线串全部按照“4+1”插花的方式进行了防冰闪改造；涉及故障跳闸的500kVXXX乙线有49基铁塔，除了38#塔为合成绝缘子外，13基直线塔和35基耐张塔的跳线串全部按照“4+1”插花的方式进行了防冰闪改造。
5、年度清扫情况
XXX严格按照网公司反措计划，按照逢停必扫的原则对全线（合成绝缘子除外）开展了线路绝缘子的清扫工作：
涉及故障跳闸的500kVXXX甲线有35基铁塔，除了268#、269#、270#塔为合成绝缘子外，其余32基塔绝缘子均在2011年11月15日至11月24日的停电检修中进行过清扫；涉及故障跳闸的500kVXXX乙线有49基铁塔，除了38#塔为合成绝缘子外，其余48基塔绝缘子均在2011年11月25日至12月4日的停电检修中进行过清扫。
另一方面停电时还进行了17个点的盐密及灰密采样检测，污区未发生变化。
6、弧垂测量情况
XXX严格按照验收规范和运行规程要求，开展了导、地线弧垂测量：
2008年7月500kVXXX甲线、500kVXXX乙线竣工验收时，对两条线路进行了整体验收，导、地线弧垂均满足《110kV-500kV架空电力线路施工及验收规范》的要求；每年迎风度夏期间对特殊区段线路进行弧垂抽检，其中2011年7月对XXX甲线48#-49#，XXX乙线37#-38#、63#-64#、68#-69#、69#-70#、110#-111#进行弧垂测量，测量结果符合运行要求；在线路发生覆冰后，对中重冰区及重要跨越区段进行弧垂测量，其中2012年1月开展抗冰特巡以后对500kVXXX甲线61#-65#、67#-68#、81#-89#，204#-210#，500kVXXX乙线62#-66#、87#-92#、199#-206#进行了弧垂测量，测量结果符合运行要求。
通过以上分析，此次500kVXXX甲、乙线频繁跳闸的原因有两种：
（1）导、地线脱冰过程中跳跃造成导线与地线距离不够，绝缘瞬间击穿产生短路跳闸所致。
该原因引起的故障多为靠近地线的导线边相，并且导线为四分裂的常规型线路，形成跳闸取决于三方面的因素，即覆冰、风的激励和线路结构及参数。
经过特巡发现故障段内导、地线覆冰均在5mm以上，并且导、地线覆冰不均匀，形成所谓的新月形、扇形等；导、地线覆冰不对称，迎风侧厚，背风侧薄，这时导、地线便有良好的空气动力性能，容易产生跳跃。
故障段巡视测得实际风速在10m/s—15m/s，其中迎风坡53档，较易产生导、地线间绝缘瞬时击穿的单相故障。
（2）绝缘子串发生冰闪。
如1月27日夜间特巡时发现500kVXXX甲线212#塔A相绝缘子冰闪。
五、故障损失情况
500kVXXX甲线跳闸17次，自动重合闸动作6次不成功；500kVXXX乙线跳闸25次，自动重合闸动作9次不成功。
由于500kVXXX双回线跳闸存在时间间隔，500kVXXX甲线停运期间，功率转移至500kVXXX乙线，500kVXXX乙线未发生过负荷及负荷损失；500kVXXX乙线停运期间，功率转移至500kVXXX甲线，500kVXXX甲线未发生过负荷及负荷损失。
六、下一步工作计划
1、待总调批复的停电申请后，XXX公司XXX计划分成8个走线检查组，对500kVXXX双回线跳闸的故障区段、故障相导线逐一进行走线检查，确定每一次跳闸的故障点及原因。
在2月底前邀请国内专家对导地线跳跃进一步进行分析，重点研究在大风情况下导地线脱冰轨迹，制定防范措施。
2、根据登检情况，对损坏的设备（包括绝缘子、金具）等进行更换。
3、对地线进行改造，利用XX站融冰装置及时对地线进行融冰。
4、针对500kV开关在短时间内多次跳闸的现象，XXX将咨询相关专家后，进一步采取相关特维措施。
XXX输电公司XXX
二〇一二年一月二十八日
附件名称：
一、跳闸情况一览表
二、覆冰情况一览表
三、线路基本情况
四、故障现场图片
附件一、跳闸情况一览表
序号
日期
跳闸时间
跳闸线路
选相
重合情况
行波测距
故障地点
特巡时天气
线路结构及地形
备注
1.
1月22日
06:
33
XXX甲线
B（边相）
不成功
67.5km
162#—163#，位于XX
雨夹雪，-4℃，风速11m/s
故障段为高山大岭
161#为5JB136-30型耐张塔，海拔1091.7米；
162#为5JB136-33型耐张塔，海拔1228.4米；
163#为5JB136-33型耐张塔，海拔1205.8米；
164#为5JB136-22.5型耐张塔，海拔1180.4米；
161#-162#，档距201米；
162#-163#，档距255米；
163#-164#，档距144米。
22日07:
26进行强送不成功；
24日17:
07分，将脱落的子导线剪断后，线路恢复正常运行
2.
1月23日
09:
49
XXX乙线
A（中相）
成功
58.3KM
204#—206#，位于XX
冻雨，-6℃，风速11m/s
故障段为高山大岭
203#为JG22-33型耐张塔，海拔1057.6米；
204#为JG22-33型耐张塔，海拔936.2米；
205#为JG22-27型耐张塔，海拔937米；
206#为ZB22-48型直线塔，海拔1062.9米；
207#为ZB12-48型直线塔，海拔1076.4米；
203#-204#，档距516米；
204#-205#，档距664米；
205#-206#，档距442米；
206#-207#，档距172米。
典型区段GIS地形图：
500kVXXX甲线209#-211#（210#-211#处于迎风面）
XXX乙线88#-89#（88#-89#处于迎风面）
XXX乙线136#-138#（137#-138#处于迎风面）
附件二、覆冰情况一览表
XXXXXX甲乙线覆冰情况统计表（21日——30日）
序号
日期
线路名称
杆塔区段
设计覆冰（mm）
人工现场覆冰观测值（mm）
覆冰持续天数
天气情况
覆冰类型
导线覆冰厚度
地线覆冰厚度
覆冰比值
导线
地线
日最大覆冰值
日最大覆冰值
导线
地线
1
21日
甲线
90#-92#
20
20
5
5
25.00%
25.00%
1
雨
雨凇
2
263#-264#
20
20
2
2
10.00%
10.00%
1
雨
雨凇
3
乙线
90#-93#
20
20
5
5
25.00%
25.00%
1
雨
雨凇
4
22日
甲线
90#-92#
20
20
9
9
45.00%
45.00%
2
雨
混合凇
5
161#-165#
30
30
13.5
13.5
45.00%
45.00%
2
雨
混合凇
6
236#-238#
10
10
4
4
40.00%
40.00%
2
雨
混合凇
7
263#-264#
20
20
8
8
40.00%
40.00%
2
雨
混合凇
8
乙线
90#-93#
20
20
9
9
45.00%
45.00%
2
雨
混合凇
9
23日
甲线
90#-92#
20
20
12
12
60.00%
60.00%
3
雨
混合凇
10
161#-165#
30
30
15
15
50.00%
50.00%
3
雨
混合凇
11
乙线
90#-93#
20
20
12
12
60.00%
60.00%
3
雨
混合凇
12
24日
甲线
90#-92#
20
20
14
14
70.00%
70.00%
4
雨
混合凇
13
161#-165#
30
30
24
24
80.00%
80.00%
4
雨
混合凇
14
乙线
90#-93#
20
20
14
14
70.00%
70.00%
4
雨
混合凇
15
161#-165#
30
30
24
24
80.00%
80.00%
4
雨
混合凇
16
205#-211#
20
20
10
10
50.00%
50.00%
4
雨
混合凇
17
25日
甲线
90#-92#
20
20
12
12
60.00%
60.00%
5
阴
混合凇
18
161#-165#
30
30
18
18
60.00%
60.00%
4
阴
混合凇
19
乙线
90#-93#
20
20
12
12
60.00%
60.00%
5
阴
混合凇
20
161#-165#
30
30
18
18
60.00%
60.00%
5
阴
混合凇
21
205#-211#
20
20
8
8
40.00%
40.00%
5
阴
混合凇
22
26日
甲线
90#-92#
20
20
15
15
75.00%
75.00%
5
阴
混合凇
23
161#-165#
30
30
24
24
80.00%
80.00%
5
阴
混合凇
24
乙线
90#-93#
20
20
14
14
70.00%
70.00%
5
阴
混合凇
25
161#-165#
30
30
24
24
80.00%
80.00%
5
阴
混合凇
26
205#-211#
20
20
10
10
50.00%
50.00%
5
阴
混合凇
27
27日
甲线
134#-137#
20
20
0
10
0.00%
50.00%
6
阴
混合凇
28
155#-160#
20
20
0
10
0.00%
50.00%
6
阴
混合凇
29
211#-214#
20
20
0
10
0.00%
50.00%
6
阴
混合凇
30
乙线
135#-138#
20
20
0
10
0.00%
50.00%
6
阴
混合凇
31
157#-160#
20
20
0
10
0.00%
50.00%
6
阴
混合凇
32
210#-214#
20
20
0
10
0.00%
50.00%
6
阴
混合凇
33
28日
甲线
113#-114#
20
20
0
5
0.00%
25.00%
7
阴
混合凇
34
161#-163#
30
30
2
10
7.00%
33.00%
7
阴
混合凇
35
乙线
113#-114#
20
20
0
5
0.00%
25.00%
7
阴
混合凇
36
161#-163#
30
30
2
10
7.00%
33.00%
7
阴
混合凇
37
29日
甲线
113#-114#
20
20
0
5
0.00%
25.00%
8
阴
混合凇
38
161#-163#
30
30
2
10
7.00%
33.00%
8
阴
混合凇
39
乙线
113#-114#
20
20
0
5
0.00%
25.00%
8
阴
混合凇
40
161#-163#
30
30
2
10
7.00%
33.00%
8
阴
混合凇
41
30日
甲线
145#-147#
20
20
0
4
0.00%
20.00%
9
阴
混合凇
42
206#-207#
20
20
0
8
0.00%
40.00%
9
阴
混合凇
43
乙线
127#-130#
10
10
0
2
0.00%
20.00%
9
阴
混合凇
附件三、线路基本情况
1.线路名称：
XXX甲线编号25B031电压等级500KV。
2.起止地点：
XX变电站至XX变电站，线路总长144.686公里。
本单位运行范围从1号杆（塔）至361号杆（塔），共361基，计144.686公里。
3.路径地形：
高山大岭50.640公里，占35%，山区86.812公里，占60%，丘陵7.234公里，占5%，平原0公里，占0%，河网0公里，占0%。
4.投产日期：
2008年7月19日。
5.穿越省市（县）：
XX省XX县、XX县、XX县、XX县、XX县、XX县。
6.导线：
（1）排列方式：
倒三角形排列，分裂形式六分裂，压接方式：
液压。
规格：
型号LGJ-300/40，从1号杆（塔）至82号杆（塔），共35.232公里；
型号LGJ-300/40，从264号杆（塔）至361号杆（塔），共40.456公里。
（2）排列方式：
水平排列，分裂形式四分裂，压接方式：
液压。
规格：
型号LGJ-630/45，从82号杆（塔）至161号杆（塔），共31.044公里；
型号JLHA1/G1A－630/45，从161号杆（塔）至165号杆（塔），共0.78公里；
型号LGJ-630/45，从165号杆（塔）至264号杆（塔），共37.174公里；
本单位所辖线路换相三线简单示意图:
（不换位）
7.地线：
根数：
2根，是否绝缘：
轻冰区钢绞线段耐张塔分段接地、铝包钢绞段线逐基接地、重冰区逐基接地，压接方式：
液压。
规格：
型号:
LBGJ-120-40AC从1号杆（塔）至24号杆（塔），共10.447公里。
型号:
LBGJ-120-40AC从333号杆（塔）至361号杆（塔），共11.628公里。
型号:
GJ—80从24号杆（塔
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