影响输电线路安全的因素大致分为两类,即日常积累的磨损、老化和外界因素引起的突发故障。这两类因素都会造成故障跳闸,中断供电运行,严重时甚至导致电网瘫痪。其中,时间累积因素可以人为控制,造成故障的概率极小,而外部环境天气(包括雷击、台风、山火、冰害、污染、温湿度、气压、鸟害等)因素则不可控。造成故障的概率极高,破坏力极大。
1.雷击
雷电天气在雨季常见,且随机性很大。野外架设的大量输电线路,具有输电铁塔大、高差大的特点,使得线路的抗雷能力相对较差,容易遭受雷击。在地形恶劣的情况下,单回线路较多,没有并联线路提供的屏蔽和分流保护,增加了雷击事故的发生率。雷击跳闸在输电线路故障中所占比例最大,电压等级越低,雷击故障的概率越高。
雷电放电时,积雨云层电荷积聚,形成强大的静电高压电场,与大地携带的大量负电荷碰撞而中和。释放的能量高,电压可达数百万伏,电流可达数千安培。过电压波陡度高、幅值大,会引发线路绝缘闪络跳闸。闪络跳闸是一种瞬态故障。重合闸动作成功率高,导电通路可恢复。但严重时会造成线路断线、绝缘子破损,或侵入沿线变电站、高温熔丝,有损坏电力设备绝缘强度的危险。
为了减少输电线路雷击事故的发生,必须防止闪络、拉弧、直击、线路供电中断等。采用以下防护措施:①架设防雷电线; ②增加耦合地线; ③降低杆塔冲击接地电阻; ④采用中性点间接接地系统; ⑤加强线路绝缘水平; ⑥安装自动重合闸; ⑦安装管道式避雷器; ⑧采用不平衡绝缘、双路环网供电等方式。
2. 台风
台风天气伴随着猛烈的暴风雨,输电线路会发生跑线、风偏、断线、倒塔等事故。从北到南,线路和塔楼很容易倒塌。随着电力系统提高输电线路的设计风速值,断线、坠塔事故的概率降低。但电线的剧烈晃动、风的放电、漂浮物的损坏等都会引发事故。几率很高。
风速大,输电线路舞动大,使导体与铁塔、导体相与相之间的气隙减小。气隙分布不均匀,使气隙内电压强度不同程度降低,无法承受工作电压。值,发生击穿放电。
如果同时有暴风雨,雨水会降低空气阻力值,电线之间短路会增加放电的概率。这一过程频率高、重复持续时间长、随机性大、幅度大,会引起闪络和冲击。磨损、跳闸等故障,且线路跳闸后重合闸率低,人为作用弱,供电恢复时间长。此外,还会造成绝缘子串、金具、横担等支架、辅助材料和设备的机械故障,造成巨大的经济损失。
对于低风速振动线路,大部分线路可以通过安装防振装置进行控制。如遇大风速,可采取以下措施:①增设防振锤,安装重锤装置,增加输电线路垂直承载能力,减少线路左右摆动; ②安装阻尼线、保护线,增加分线数量,加强电线,保证电线与杆塔的安全距离; ③采用V形绝缘子串悬挂方式,增强绝缘子抗风横向漂移现象,减小绝缘子串的风偏航角; ④设计杆塔和架设输电线路时,考虑留较大导线间距、下移吊点或加长、加宽横担。
3. 野火
由于高温、人为因素等因素引发的森林火灾,使空气长期处于高温低湿状态。它位于山区、穿越森林植被和地面的输电线路之间或相线之间。由于空气颗粒的热量自由上升,带电电荷增加,颗粒运动加快,形成导电通道,线路闪络跳闸,占野火跳闸的90%。 uFF0C是野火跳闸的主要原因,包括线路绝缘层的高温烧伤和电线向塔的放电。
对于山区输电线路,考虑到地形和经济因素,通常在同一杆塔上设置两条或多条线路。如果发生山火,很容易造成同一输电走廊上多条电路同时故障跳闸。易大规模扩展且持续时间长,会产生大量高温浓烟,线路重合闸率低。只能等火势减轻、烟雾消散、空气环境和电线温度降低后才强制送电,难以采取人工恢复,因此导致线路长时间中断供电,同时多条线路受到影响,危及电网运行安全。
针对山火现象,应从防火措施入手,减少山火的发生:①控制塔基附近树木的高度、数量、种类; ②建立应急响应措施,留有足够长度和宽度的安全通道; ③线路保护系统可靠、灵敏; ④建立实时监控系统,提高监控效果; ⑤根据季节、时段、天气情况加大线路巡查,消除隐患。
4.冰灾
冰灾包括冻雨、霜冻、结冰、积雪等。自然环境中的异常天气条件,冷热交替,会造成输电线路和绝缘子串覆冰,线路和杆塔的承载能力增加,导体的受风面积和弧垂增大,引起导体不稳定的连续振动和舞动,严重时可能发生断线、倒塔等事故。如果绝缘子串被雪冻住,融化的冰水会导致绝缘子短路,引起冰闪跳闸。
据统计,当冰和污染结合在一起时,更容易形成冰闪。因此,为了防止闪冰,需要加大线路和绝缘子串的清洗力度,提高清洁度;增大爬电距离,防止绝缘子伞间距离过小。出现雪和结冰;布置V形绝缘子串和倒V形绝缘子串,应增加双串之间的距离,以提高闪络电压。当出现导线结冰、舞动的情况时,应采用融冰技术,加快覆冰的融化速度或采用加强型相间隔离物,增大导线间距离,减少因导线摆动大、振幅大而造成导线间距离小造成的影响。通过放电现象。
5、其他
1)污染程度。输电线路跨度长,受大气污染物、盐分、烟雾、灰尘等影响,会导致污染在电线表面堆积。由于高压输电线路周围电场较大,电晕容易产生大量带电粒子,且带电粒子粘附污染,增加带电粒子的导电性,易于放电。因此,必须及时对输电线路进行清理。
2)温度。高温使导体表面温度升高,使原高压输电线路上的热量难以散发,散热不良,导致线路持续高温,导致导体弧垂增大,降低导体与地面、穿越物体之间的安全性。距离,使放电发生,导致线路跳闸。因此,可适当增大导线与地之间的距离以及导线的相位。
3)湿度。随着水分子增多并附着在电路表面,导线周围的电荷吸收电子形成负离子,使离解能力减弱,击穿电压升高,局部电场增大,易产生电晕,造成功率损耗和电压下降。因此,在选择电线绝缘材料时,应注意材料的疏水性和憎水性。
4)气压。随着海拔的升高,空气逐渐变稀,密度减小,气压下降,使输电导线与大地、导线的相间击穿电压降低,容易发生击穿。因此,海拔较高时应降低导线高度。
5)鸟类伤害。鸟儿喜欢用嘴里的枯枝在铁塔上筑巢。如果分支靠近或落在电源线上,则可能会发生短路。当大鸟张开翅膀,在电线之间互相玩耍时,很容易接触多根电线,造成相间短路或线路接地跳闸事故。因此,可以在线路或铁塔上制作特定标志,使鸟类感到害怕并远离输电线路。
恶劣的环境、气候等因素对输电线路具有很大的破坏力,可造成输电设施故障或损坏,造成停电和线路更换损失,影响线路运行状况、输电能力和输电能力,供电中断,严重时导致电网退役。带来巨大的经济损失。本文从安全角度分析了雷击、台风、山火、冰灾、污染、温度、湿度、气压、鸟害等不同条件下输电线路的安全风险、原因及防范措施。电力系统、部门和相关技术人员要加强机理研究,合理设计,科学有效防控,确保输电线路安全可靠稳定运行。
