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1、输电线路常见故障原因及检修预防方法输电线路常见故障原因及检修预防方法 福建电力职业技术学院 毕业设计(论文) 题目:输电线路常见故障原因 及检修预防方法 学生姓名:学号: 2008*专业: 高压输配电线路施工运行与维护班级: 08(三)输配电3班指导教师:评阅教师: 完成日期 二一年十二月三十日输电线路常见故障原因及检修预防方法摘要:输电线路是电网的基本组成部分,由于其分布范围广,常面临各种复杂地理环境的影响,当不利环境条件导致线路运行故障时,就会直接影响线路的安全可靠运行,严重时甚至会造成大面积停电事故。 架空输电线路的故障一直是困扰安全供电的一个难题,故障事故几乎占线路损耗以及成本的2/3

2、或更多。因此,寻求更有效的线路故障预防措施以及检修方法的研究,一直是世界各国电力工作者所关注的。 本文通过分析我国输电线路故障情况和检修方法研究现状入手,重点对输电线路常见故障预防及检修方法进行分析研究,并通过对故障预防效果的分析和评价,提出行之有效的故障预防和检修方法改进措施,以提高线路的故障预防水平。 关键词:线路故障 故障预防 检修方法 研究Abstract:Transmission line is a fundamental component of the grid, because of its wide distribution, often faced with a varie

3、ty of complex geographic environment, leading to adverse environmental conditions when the fault line running, it will directly affect the routes safe and reliable operation in severe cases may even cause large-scale blackouts. Overhead transmission lines has been plagued safety of the failure of a

4、power supply problem, Fault in line losses and costs account for almost 2 / 3 or more. Therefore, the search for more effective preventive measures as well as line fault repair method of research, has been the worlds electricity workers concerned about. This paper analyzes the failure of Chinas powe

5、r transmission lines and maintenance method to start the status quo, focusing on the common transmission line fault prevention and maintenance methods of analysis, and through failure analysis and evaluation of a preventive effect and put forward effective fault prevention and maintenance methods im

6、provement measures to enhance the level of line fault prevention.Key words: linefault trouble prevention Repair Methods Research前言1第一章、线路故障.2 1.1常见线路故障分类.2 1.2常见线路故障的型式及其特征.2 1.2.1鸟类对线路的主要危害2 1.2.2雷击跳闸3 1.2.3线路覆冰故障4 1.2.4线路污闪5 1.2.5线路外力破坏故障7第二章、常见故障的检修方法.7 2.1现有的故障检修方法8 2.2新式故障检修技术的展望9第三章、常见故障的预防措施.

7、12 3.1现有的预防措施.12 3.1.1倒杆塔事故预防措施 . 12 3.1.2断线和掉线事故预防措施12 3.1.3污闪事故预防措施13 3.1.4雷害事故预防措施14 3.1.5外力破坏预防措施15 3.1.6林区架空输电线路火灾事故预防措施15 3.1.7导地线覆冰舞动预防措施16第四章、检修中应该注意的问题17参考文献.19致谢.19前 言 输电线路是输电网的重要组成部分,在电网中的地位尤为突出,成为输网安全、经济、可靠运行的关键。送电线路担负着将强电流长距离输送的任务。它的健康状况,直接影响着用户的供电可靠性、自身安全性、供电单位的经济效益。架空送电线路大多运行在荒山野外,它覆盖

8、面广,生态环境又变化无常、无疑要受到自然灾害的影响、人为的损坏和动物危害等许多难以预见的破坏,经常引起线路单相接地短路故障。因此,分析引起故障的原因,采取防治措施,是提高送电线路安全运行的关键。 第一章、线路故障1.1常见线路故障分类 电力线路是电力系统的命脉,它担负着电能传输的重任。同时,它又是电力系统中最容易发生故障的环节。 线路事故是指由于各种原因引起线路供电的突然中断,事故出现后,只有首先找到事故点并确定事故类型,才能找出事故原因并采取抢修措施,恢复供电线路的正常运行,并防止以后发生类似的事故。 输电线路故障常见的有输电线路风偏闪络故障、雷击跳闸、雷击断股、线路覆冰故障、线路污闪、线路

9、外力破坏故障、线路鸟害故障等等。1.2常见线路故障的型式及其特征1.2.1鸟类对线路的主要危害鸟类筑巢:春季鸟类开始在输电线路杆塔上筑巢产卵、孵化。经实地观察,多是喜鹊、乌鸦、苍鹰等鸟类。用树枝造成的鸟窝,在干燥的天气里虽未造成事故,但遇阴雨天气,杆塔上的鸟巢被风吹散掉落在带电导线或悬瓶上,树枝接触导线或靠近导线将发生短路接地事故,如在横担线路上架窝,因放电接地甚至会引起烧断导地线或烧断横担事故。2006年3月,苏州323阳善线31#及铜矿支线2#横担上有鸟窝,下雨天树枝碰线引起地线烧断,造成单相接地故障。鸟类飞行:鸟儿喜欢飞行,而且鸟儿喜欢口叼树枝、铁丝、柴草等物飞行,当它们在线路上空往返飞

10、行时,铁丝、杂草等物落在杆塔横担、悬垂绝缘子均压环上时或穿越靠近杆塔构件与导线绝缘间隙时,会造成线路故障;鸟在横担上刁食小动物时,小动物短接线路引起线路接地跳闸;体型较大的鸟类或鸟类争斗时飞行在导线间可能造成相间短路或单相接地故障。今年4月1号,吴江220KV输电线路2996车松线#14塔下发现一根放电痕迹的铁丝,铁丝熔断后长度为1.6M(很细),经过分析,事故原因为鸟叼着铁丝在杆塔上筑巢,在飞行过程中掉落引起C相导线对横担放电,造成短路。 鸟粪闪络:一些鸟类虽不在杆塔上筑窝,但栖息在杆塔横担上,由于排粪会使绝缘子污染,在空气潮湿、大雾时易发生闪络事故。原因有三:第一,鸟粪是一种导电混合液体,

11、含水量和电解质较高,在带电导体之间造成闪络;第二,粪便污染了直线悬垂绝缘子串,若积粪太多,会使绝缘子发生污闪事故;第三,当鸟类处在绝缘子串的正上方拉稀屎时,长长的稀屎会沿着瓷裙表面下滑,使绝缘子串上形成一条稀屎短路带,造成绝缘子伞裙短接而使爬距减小,当稀屎短路4片以上绝缘子串时,即可引发一次单相接地故障事故。例如:2007年1月,苏州110kV1234姚胜线9#塔由于鸟粪在绝缘子串上形成鸟粪污秽,大雾引起C相接地故障1.2.2雷击跳闸 雷云放电在电力系统中引起过电压称为雷电过电压,由于其电磁能量来自体系外部,又称外部过电压,又由于雷云放电发生在大气中,所以又称为大气过电压。 架空输电线路中常见

12、的过电压有两种:第一种是架空线路上的感应过电压,即雷击发生在架空线路的附近,通过电磁感应在输电线路上产生的过电压;第二种是直击雷过电压,即雷电直接打在避雷线或是导线上时产生的过电压。 雷直击于有避雷线的输电线路分为三种情况:绕过避雷线击于导线,即绕击;雷击杆塔顶部;雷击避雷线中央部分。 雷击跳闸往往引起绝缘子闪络放电,造成绝缘子表面存在闪络放电痕迹。一般来说,绝缘子发生雷击放电后,铁件上有熔化痕迹,瓷质绝缘子表面烧伤脱落,玻璃绝缘子的玻璃体表面存在网状裂纹。 雷击闪络发生后,由于空气绝缘为自恢复绝缘,被击穿的空气绝缘强度迅速恢复,原来的导电通道又变成绝缘介质,因此当重合闸动作时,一般重合成功。

13、 当然,雷击也可能引起永久性故障,一般有三种情况:瓷绝缘子脱落、避雷线断线、导线断线。 根据对雷击故障点地形杆塔特点的统计分析,遭受雷击的杆塔多在:水库、水塘附近的突出山顶,多数发生在半山区;某一区段的高位杆塔或向阳坡上的高位杆塔;大跨越杆塔,如跨越水库、江河的杆塔,档距在800m以上的杆塔等;岩石处等杆塔接地电阻高的地方。 由于雷电流大,一次雷击就可以造成绝缘子闪络或绝缘子炸裂。雷击和污闪在导线上留下的烧伤痕迹特点为:污闪留下的烧伤痕迹集中,甚至仅在线夹上或靠近线夹的导线上留下烧伤痕迹,面积不大但痕迹较深,烧损较重。雷击烧伤往往面积较大且分散,烧伤程度相对较轻。 雷击和污闪都可能造成线夹里边

14、的导线烧伤,这种在线夹内烧伤导线现象污闪高于雷击。雷击闪络还可能烧伤避雷线悬挂头、接地引下线的接地线的接地螺栓连接处和拉线楔型线夹连接处,并留下明显的烧痕。雷电活动是一个复杂的大气活动过程。雷害是影响输电线路安全的重要因素,雷击跳闸多年来一直位居线路故障的首位。随着科学技术的不断发展,防雷方法和措施不断涌现、完善。输电线路的防雷工作要结合线路的实际情况,从雷击跳闸的原因入手、因地制宜、有针对性地采取相应的措施,以保证输电线路的安全运行。1.2.3线路覆冰故障 线路覆冰是受微气象、微地形及温度、湿度、冷暖空气对流、环流以及风等因素影响的综合物理现象。按导线覆冰的表观特性分类,可分为雨凇、粒状雾凇

15、、晶状雾凇、湿雪、混合凇。 按冰的形成机理,覆冰可分为降冰覆冰、云中覆冰、凝华覆冰。其中降水覆冰多产生雨凇,云中覆冰往往产生雾凇,而凝华覆冰则产生晶状雾凇。 一般情况下,导线覆冰的基本过程是:当气温下降-50摄氏度,风速为315m/s时,如遇大雾或毛毛雨,首先将在导线上形成雨凇;如气温升高,例如天气转晴,雨凇则开始融化;如天气继续转晴,则覆冰过程终止;如天气骤然变冷,气温下降,出现雨雪天气,冻雪和雪则在黏结强度很高的雨凇冰面上迅速增长,形成密度大于0.6g/cm3的较厚冰层;如温度继续下降至-15-8摄氏度,原有冰层外侧积覆雾凇。这种过程将导致导线表面形成雨凇?混合凇?雾凇的复合冰层。如在这种

16、过程中,天气变化,出现多次晴?冷天气,则融化加强了冰的密度,如此往复发展将形成雾凇和雨凇交替重叠的混合冻结物,即混合凇。 输电线路导线表面产生覆冰,必须达到以下气象条件:1、气温及导线表面温度达到0摄氏度以下;2、空气相对湿度在85%以上;3、风速大于1m/s。 覆冰对线路的危害有过负荷、覆冰舞动和脱冰跳跃、绝缘子冰闪,会造成杆塔变形、倒塔、导线断股、金具和绝缘子损坏、绝缘子闪络等事故。 输电线路不仅承受其自重、覆冰等静荷载,而且还要承受风产生的动荷载。在一定条件下,覆冰导线受稳态横向风作用,可能引起大幅低频振动,即舞动。此时,导线脱冰跳跃也会使导线发生舞动。导线舞动是威胁输电线路安全运行的重

17、要因素。 当导线上均匀覆冰时,虽然其载面增大,但其形状仍保持为均匀圆形,因此,一定的风力所引起的导线振动,其频率低于裸线时的频率,而振幅比裸线时小,并且频率下降可能低到防振装置的有效运行范围以下。 当导线上覆冰不均匀时,由于其断面的不对称,风吹导线时就会产生空气动力学上的不稳定,在相应风力作用下,导线会发生低频(0.13Hz)、大振幅(可达10m以上)的舞动。导线舞动将引起差频荷载,从而导致金具损坏,导线断股,相间短路、线路跳闸及杆塔倾斜或倒塌等严重事故。 在单导线覆冰时,由于扭转刚度小,在偏心覆冰作用下导线易发生很大扭转,使覆冰接近圆形;而分裂导线覆冰时,由于间隔棒的作用,每根子导线的相对扭

18、转刚度比单导线大得多,在偏心覆冰作用下,导线的扭转极其微小,不能阻止导线覆冰的不对称性,导线覆冰更易形成翼型断面。因此,对于分裂导线,由风激励产生的升力和扭矩远大于单导线。 大截面导线的相对扭转刚度比小截面大,在偏心覆冰作用下扭转角要小,导线覆冰更易形成翼型断面,在风激励作用下,产生的升力和扭转要大些。因此分裂导线和大截面导线更易产生舞动。 覆冰导线在气温升高,或自然风力作用,或人为振动敲击之下会产生不均匀脱冰或不同期脱冰。导线不均匀脱冰也会使线路产生危害很大的机械或电气事故。因为随着导线覆冰量增加,相应地张力明显增大,弧垂也有所下降,当大段或整档脱冰时,由于导线弹性储能迅速转变为导线的动能、

19、位能,引起导线向上跳跃,进而产生舞动,使相邻悬垂串产生剧烈摆动,两端导线张力也有显著变化。1.2.4线路污闪 输电线路绝缘子要求在大气过电压、内部过电压和长期运行电压下均能可靠运行。但沉积在绝缘子表面上的污秽在雾、露、毛毛雨、融冰、融雪等恶劣气象条件的作用下,将使绝缘子的电气强度大大降低,从而使得输电线路在运行电压下发生污秽闪络事故。 我国电力系统的污闪事故在五六十年代已有发生,且多集中在工业比较发达的地区,从20世纪80年代开始,跨地区、跨省市的大面积污闪也开始出现,给国民经济带来较大的损失。 绝缘子大面积污闪的一个显著特点是区域性强,同时多点跳闸的几率高,且重合成功率小。1996-1997

20、年,京、津、唐电网变电设备发生多次污闪跳闸,且重合大都失败,从而造成大面积停电事故。 线路污闪事故往往都发生在潮湿天气里,例如大雾、毛毛雨、雨夹雪等,在大雨或大暴雨天气条件下,绝缘子发生闪络的情况并不多,这是因为雨水能将绝缘子表面积聚的污秽物冲洗掉,从每年绝缘子污闪发生的时间来看,污闪的发生有一定的季节性。经统计,90%以上的污闪事故发生在每年秋季的后期和冬季。造成这个现象的原因主要有两个方面,一方面是在秋季和冬季降水偏少,此外,冬季还是浓雾、融冰发生的主要时间段;另一方面的原因是冬季由于供暖的增加,造成污源增加,特别在我国北方地区这一现象更为严重。 污闪的发生还有一定的时段性。经统计,有70

21、%以上的污闪事故发生在后半夜和清晨,因为这时候的负荷轻,运行电压较高,而气温较低且湿度较大,是浓雾、露或雪的多发时段,在白天中午时段,线路发生污闪跳闸相对较少。 绝缘子表面的积污程度直接影响绝缘设备的污耐压水平,因此,防止输电线路污闪事故就必须了解和掌握绝缘子积污规律。 绝缘子表面沉积的污秽,既取决于当地大气环境的污染水平(包括远方传送来的污染),也受当时大气条件的影响(风力、降雨、降雪等)。此外,还与绝缘子自身形状、尺寸、安装方式、表面光洁度等有着密切的关系。 绝缘子表面沉积的污秽种类繁多,按污秽来源大致可分为两大类: 第一类:自然污秽。该类污秽主要来自于海洋、沼泽和土壤等自然环境。主要有:

22、农田尘土污秽、盐碱污秽、沿海地区海水(雾)污秽、鸟粪污秽等。 第二类:工业污秽。工业污秽是在工业生产过程中由烟囱排出的气相、液相和固相污秽物质。它主要分布在工业集中的地区,包括电力发电厂、化工厂、玻璃厂、水泥厂、冶炼厂和矿场等工业设备排出的烟囱和水雾等。在各类工业污秽中,化工污秽对绝缘子电气强度的影响最严重,其次是水泥、冶金等污秽。 大气环境中存在的污秽按形状可以划分为颗粒性污秽和气体性污秽两大类。颗粒性污秽包括灰尘、烟尘、金属粉尘、液滴、雨滴、雾滴等;气体性污秽呈气态弥漫在空气中,具有很强的覆盖性能,此类型污秽包括各种化工厂排出的气体、海风带来的盐雾等。 绝缘设备污闪是指由于表面积积聚的污秽

23、物在特定条件下发生潮解,沿设备表面的泄露电流急剧增加,导致设备发生闪络的现象。 总的来看,绝缘设备发生污闪有两个前提条件:一个是大气污染造成设备的表面污染;另一个是使积聚的污秽物受潮的气象条件。绝缘设备的污闪过程是一个涉及到电、化学和热现象的错综复杂的变化过程,污闪的发展过程一般可以被划分为如下四个阶段:污秽在绝缘设备表面沉积和累积。污秽在绝缘设备表面发生潮解,流过绝缘设备表面的泄露电流增大。绝缘设备表面产生局部放电。局部放电持续发展并最终导致闪络。1.2.5线路外力破坏故障 外力破坏故障主要由违章施工作业,盗窃、破坏电力设施,房障、树障、交叉跨越公路,在输电线路下焚烧农作物,山林失火及漂浮物

24、(如放风筝、气球、白色垃圾)等造成。 针对外力破坏的主要原因,有必要进行具体故障分析,提出有效可行的防治措施,以保证输电线路的安全运行。 输电线路外力破坏故障的主要原因有以下几点: (1)违章施工作业。表现在一些单位和个人置电力设施安全不顾,在电力设施保护区内盲目施工,有的挖断电缆,有的撞断杆塔,有的高空抛物,有的围塘挖堰,在线下钓鱼等,导致线路跳闸。 (2)盗窃、破坏电力设施,危及电网安全。 (3)房障、树障、交叉跨越公路危害电网安全,清除步履艰难。一些单位和个人违反电力法律、法规,擅自在电力线路保护区内违章建房、种树、修路、挖堰,严重威胁着供电安全。 (4)输电线路下焚烧农作物、山林失火及

25、漂浮物(如放风筝、气球、白色垃圾),导致线路跳闸。第二章、常见故障的检修方法2.1现有的故障检修方法 检修是指根据线路巡视、检查及测量等工作中发现的问题,所进行的消除设备缺陷、提高设备健康水平、保证电网安全可靠供电、事故预防等工作。 检修的方式可分为停电检修和带电检修。 送电线路的检修一般可分为日常性维护、大修技改和事故抢修。 1日常维护。使送电线路安全运行所进行的工作。 2大修。使线路设备达到原设计的电气特性及机械性能而进行的检修。 3事故抢修。由于外力破坏致使线路倒杆断线等停电事故需尽快进行的检修工作。 1)、间接作业法 间接作业法是指人体处于地(零)电位上使用绝缘子工具间接接触设备的作业

26、方法。其最大特点是作业人员可以在带点设备四周进行操作,并可以做到人体的空间尺寸是大还是小,这种方法都能够适应,但它特别适应于那些净空比较小的设备(35kv及以下设备)。大多数间接作业不必采取电场防护措施。但是,在电压超过330kv的设备或某些154kv升至到220kv的设备上,人体在接地侧的电场强度也很高,会长生人体悬浮电位过高而产生的点击,所以必须考虑采取防护电场的措施。 间接作业中,要想消除由于静电感应引起的电击,唯一的方法是穿导电鞋,使C20,人体电位真正地与地电位保持相等,就不会有电击感了。 2)、等电位作业法 和地电位作业法原理一样,只是人体和带电体之间的绝缘换到人体与地之间的绝缘,

27、同样保证人体内不流过1mA的交流电流。 3)、中间电位法 中间电位法的作业方式可以表现为接地体绝缘体1人体绝缘体2带电体。即作业人员分别通过绝缘体1、2和接地体、带电体离开。由于人体电位高于地电位,体表场强相对较高,应当采取相应的电场防护措施,以防止人体产生不适之感。穿绝缘服直接接触带电体作业和在绝缘平台上用绝缘杆接触带电体工作是中间电位法的直接和间接作业的两种工作方法。而沿绝缘子串进入强电场仅仅是在出、入电场的某一段时间内人体处于中间电位状态。 中间电位法作业工作方式有三种: 1、通过绝缘体或绝缘子串,把作业人员输送到某一中间电位的检修设备上,人体与该设备保持等电位状态工作。此时,人体要短接

28、一部分净空尺寸。 2、通过绝缘梯把工作人员输送到距离带电设备不远的地方,作业人员再通过较短的绝缘工具接触带电设备做检修。这种方法也要短接一部分空间尺寸,但往往能避免短接设备的净空尺寸。 3、把作业人员用绝缘服装、绝缘手套、绝缘帽、绝缘靴包裹起来,送到带电设备上直接检修设备。这时可不担心人体空间尺寸会造成净空尺寸的减少。 4)、分相检修法 在1066kv中性点不接地系统中,把检修相设备强行接地,从而使该相设备的电位从相电压降低到零。理论上检修人员无需借助绝缘工具就可以直接接触该设备工作。由于一相接地属于故障状态,这种状态最多允许两小时,故只能适用短时间可完成的工作项目。 5、绝缘作业法 此法本质

29、上属于中间电位法,采用周密包围人体的绝缘措施后,人体与带电体、接地体空气间隙已降为次要作用。目前,用聚丙稀薄膜层叠绝缘服的击穿电压可达62kv,可用于10kv以下设备(过电压时可达44kv)。 绝缘服作业简单易行,但手指不灵活,绝缘服透气性极差,所以只能做一些简单工作,但往往能解决10kv设备安全运行的关键问题,经济效益较大。主要缺点是透气性差、手指不灵活和绝缘水平难以长时间保证。 6)、带电水冲洗 它是防止设备污闪的有效措施,也是带电作业中使用面广,工作量最大的工作之一。带电水冲洗按主绝缘分,有的以水柱做主绝缘,一般用于大(口径8-12mm)、中型水冲洗,上海地区应用较多的长水柱、短水枪小型

30、水冲洗液属于这种类型;也有依靠组合绝缘(水柱价一段绝缘杆)为主绝缘,主要适用于小型水冲洗(口径2.5mm以下),东北地区应用较多的短水柱、长水柱属于这一种。 水冲洗在气温零度以下不但无冲洗效果,反而会导致设备发生冲闪事故,带电水冲洗会相对降低设备闪络电压(污湿闪络)。目前,带电设备水冲洗时冲闪事故率比较高,应引起足够重视。2.2新式故障检修技术的展望 新式故障检修技术:规模化,实时化,快速化。 实行状态检修应开展的研究工作及实施输电线路状态检修的工作新思路。 目前,输电设备的检修工作对设备的实际运行状态不加判断,而是完全按照有关规程的要求对设备进行定期检修。由于目前工区生产人员少、线路设备分布广、加上职工月有效工作日的减少,要按规程要求完成所辖设备运行维护任务,势必造成不必要的人力、物力及财力的巨大浪费,而且也导致了设备健康水平不高,供电可靠性受到威胁。 一、电气监测系统 (1)线路绝缘监测:包括瓷、玻璃及合成绝缘子等不良绝缘子及低劣质绝缘子的巡回检测系统。 (2)绝缘子污秽监测:等值附盐密度自动检测系统以及光纤测污系统、动态绝缘子表面泄漏电流自动检测系统的建立和完善。 (3)雷击监测:在线路重点区段安装自动寻迹系统,除快捷准确地找