王则武
福州亿力工程有限公司 福建省福州市 35000
摘要：随着中国经济的快速发展，工矿企业、居民生活对电力的需求逐年攀升，国家大力开展电力基础设计的建设，其中作为电力传送桥梁的输电线路，取得长足的发展，新建线路的电压等级不断提高，先后建设了多条特高压输电线路，输送容量大幅提升。线路一旦发生故障，其附近的空间电场不仅因故障发生畸变，且受到附近物体的影响，易造成电力系统的不稳定运行，影响线路供电的可靠性，甚至损伤邻近生态结构。因此，文章分析了输电线路故障对附近电场分布的影响，以及输电线路故障的原因和预防措施。
关键词：输电线路故障；附近电场分布；影响
引言
输电线路作为电力输送的重要通道，由于线路多暴露在野外，受自然因素、人为破坏等影响易发生线路跳闸故障，严重影响电力输电网安全稳定运行。由于影响输电线路跳闸的原因众多，存在区域性的特点，通过分析输电线路跳闸的主要原因，找出线路运检中存在的不足，进而有针对性地开展输电线路故障防控工作十分重要。
1输电线路故障对附近电场分布的影响
输电线路作为电力系统中最庞大的组成部分，是连接不同地区的发电站、变电站、负荷点并进行电能输送的关键设备，其正常运行不仅关系到整个电力系统的安全，而且对国民经济发展起着重要作用。电场强度能够精确地反映电力设备周围空间电场及变化，对电力设备的设计制造和安全运行具有重要意义。为此，研究者大多通过电磁场分析仪、微型电场传感器对高压输电线路正常运行下附近的空间电场分布进行测量，而对线路故障后附近电场变化的研究尚较少。另外，直接在输电线路上进行测试不仅成本高，且易受环境因素的影响，因此通过数值方法建立模型研究输电线路附近的电场分布十分必要。为了研究输电线路故障对附近电场以及物体顶部附近电场分布的影响，基于Ansoft电磁仿真软件，建立具有弧垂的高压交流输电线路模型。对比分析了单相接地故障、两相接地短路故障、两相短路故障、三相短路故障等不同故障类型引起的高压交流输电线路附近电场的畸变。在此基础上构建了含有树木、建筑物的模型，分析各类故障发生后树木、建筑物附近电场强度的变化。结果表明：输电线路上不同的故障所产生的电场特征有着明显的差异，故障后线路附近的最大电场强度不会超过故障前的最大电场强度，且不同类型故障对线路周围的最大电场强度和电场幅值有不同程度的影响，有的故障类型甚至会出现“零点”，验证了利用电场变化诊断高压输电线路运行状态中故障类型的可行性。另外，故障发生后大幅提高了周围树木和建筑物顶部的电场强度，尤其是两相短路故障发生时，树木顶端的最大电场强度接近正常时的3.81倍，建筑物顶部附近的最大电场强度接近正常时的7.15倍，更容易造成电晕放电。研究结果可为今后输电线路的设计、故障诊断以及推进电网绿色发展提供参考。
2输电线路主要故障原因分析
2.1设备本体故障分析
设备本体故障主要集中在35kV设备上，其中，主要故障为绝缘子炸裂、导地线断线、避雷器击穿和电缆头炸裂，部分是由于线间距离不足、线夹断裂和导线绑扎脱落等问题。发生绝缘子炸裂主要是运行的瓷质绝缘子质量较差，达到零值后未及时更换，发生炸裂，部分线路绝缘子炸裂是由于使用了具有家族性缺陷的某电瓷厂产绝缘子，随着对质量差、具有家族性缺陷绝缘子进行大修更换，近年未发生绝缘子炸裂的情况。导地线断线故障，主要是地线发生锈蚀断裂、导线钢芯存在陈旧性缺陷而出现断线事故，说明对导地线巡视排查和锈蚀及断股情况研判需要强化。电缆头炸裂和避雷器炸裂故障主要集中在35kV，事故原因为制造工艺不合格，如绝缘厚度不均，绝缘上有杂质、微孔以及在导电层存在小的突起等造成局部电场集中，导致局部放电，引起材料老化，最终导致击穿炸裂。对于电缆架空的情况，架空电缆段采用钢绞线承力，用金属挂钩卡具固定的方式进行敷设，在长期遭受风力的作用下金属挂钩卡具对电缆外皮摩擦，造成磨损的电缆绝缘性能降低，随着外护层隐患扩散，造成电缆本体绝缘击穿熔断断线。
2.2鸟害故障分析
鸟害的发生具有季节性、区域性和重复性，但近10年来，鸟害故障一直居高不下，鸟区图未完善，鸟巢拆除不及时，防鸟措施需要进一步加以强化。耐张塔跳线安装防鸟刺等措施未有效落实，部分杆塔防鸟刺和防鸟挡板措施安装不到位，对绝缘子未起到有效保护。线路运维巡视对防鸟设施固定情况巡查不到位，出现防鸟刺脱落，防鸟挡板倾斜等隐患。
3预防输电线路故障的有效措施
3.1细化线路运检管理
理顺线路运维检修管理思路，化繁为简，让班组将精力用在线路运维检修上。完善PMS数据台账和线路图纸档案管理，切实做到线上台账真实可用，线路技术资料可阅可查。强化输电专业人员技术管理水平和责任心培养，开展实用性强、有针对性的培训课程，增加现场督导检查频次，加强作业过程施工质量管控，对不按要求施工的、定检未落实到位的要及时予以纠正落实。对外部施工人员实行考核淘汰制度，对每次定检和检修的施工质量进行验收考核，多雇佣责任心强、专业技术扎实的施工人员，对责任心不强的人员淘汰出检修队伍。在施工与验收队伍选择上，尽量避开同一支队伍同一组人员。
3.2强化监测系统设计
①智能诊断功能。系统能收集输电线路故障发生时刻的故障行波及隐患放电时刻的高频放电行波电流、工频负荷电流信息，根据对故障行波、高频放电行波的电流进行分析，可对单次故障、隐患放电事件关联的波形进行展示，并通过系列波形对事件进行智能诊断，对故障点、隐患点进行精确定位。②参数设置功能。诊断、通信、维护、日志等系统功能的相关参数有专门的设置菜单，对需下传到现场监测装置上的参数由通信手段实现。③系统建模功能。根据监测终端安装情况，建立安装位置，通信卡号码、数据中心号码，责任人、责任人号码等系统信息。④自诊断功能。系统具有自我诊断故障功能。系统应用软件能监测现场监测装置的运行工况，包括掌握现场监测装置的通信功能、电源情况、各部件工作情况等。当发现部件工作异常时应进行报警。
3.3加大新技术运用
利用无人机搭载可视化设备和倾斜摄影雷达对线路关键部位进行巡查，弥补地面巡视的不足，实现设备“立体化”巡视，利用无人机自主巡视技术开展线路树障测距和图片采集，提高线路巡视效率。在验收阶段，利用无人机进行精细验收，提升人工巡检和验收的效率和质量。利用现有的分布式故障监测系统、微气象在线监测设备、地质变形在线监测装置及视频监控装置等在线监测设备，对线路运行环境进行监控，为防舞动、防覆冰、防火提供指导，对位于塌陷区线路地质沉降进行实时监测，提升线路智能化水平。利用激光异物清除仪和喷火无人机设备，对线路异物进行快速及时清理，降低人员登塔清除异物与带电导线过近的安全风险，缩短作业时间。
结语
由于各地区地理区域、人文气象等因素各不相同，输电线路跳闸原因和分布也存在差异，根据故障原因对电网运行风险进行分析，从源头上提出有效的防控措施，确保电力主网安全稳定运行。
参考文献
［1］黄新波，曹雯．输电线路灾害机理研究进展［J］．西安工程大学学报，2017，37（2）：51-55.
［2］田毅．输电线路在线监测通信网络的设计与改进［J］．西安工程大学学报，2020，38（3）：168-171.
［3］许丹，马星河，王晨辉，等．输电线路电场度测量与计算分析［J］．高压电器，2019，55（8）：178-185.
［4］宋福根．利用无人机对特高压线路上方电场强度实测［J］．仪器仪表学报，2018（2）：20-24.
［5］刘胡志珍，等．基于超声和无线组网的超高树障在线监测装置［J］．电力系统自动化，2016，42（1）：200-207.