影響輸電線路安全的因素有哪些

隨著人們生產(chǎn)和生活需求的不斷增長，高電壓等級的輸電線路越來越多。目前，電壓等級在110kV及以上的輸電線路總長度已超過100萬km。輸電線路在電力系統(tǒng)中作為連接、傳遞、運(yùn)行的必要組成部分，連接電源側(cè)和用戶側(cè)，影響電網(wǎng)的運(yùn)行方式、傳輸容量和輸送速度，其安全性尤為重要。防治線路事故的發(fā)生，是電網(wǎng)安全運(yùn)行的必要保障。

1輸電線路的防治現(xiàn)狀及趨勢

目前，我國電力系統(tǒng)和相關(guān)院校針對輸電線路的特征，深入研究運(yùn)行和檢修一體化技術(shù)、覆冰預(yù)警技術(shù)和山火預(yù)警技術(shù)，加強(qiáng)輸電線路智能化建設(shè)和管理，研究智能巡線機(jī)器人檢修輸電線路狀態(tài)的關(guān)鍵技術(shù)，發(fā)展大電網(wǎng)停電檢修可視化的檢測裝置，加快輸電線路無人機(jī)巡檢技術(shù)的發(fā)展，采用新型保護(hù)檢測手段，完善事故防治措施和應(yīng)急預(yù)案。

國網(wǎng)湖南省電力公司電網(wǎng)采用衛(wèi)星遙感辨識山林“初火”，對電網(wǎng)附近山火監(jiān)測準(zhǔn)確率達(dá)92%以上。云南電網(wǎng)“基于衛(wèi)星數(shù)據(jù)的架空線路覆冰預(yù)測系統(tǒng)”研究項(xiàng)目，以云南昭通地區(qū)為試點(diǎn)對線路覆冰關(guān)鍵影響要素展開分析，在2018年12月至2019年3月8日期間開展昭通地區(qū)線路新增覆冰預(yù)測達(dá)100余天/次，準(zhǔn)確率達(dá)60%以上。

“基于衛(wèi)星監(jiān)測技術(shù)的山火監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)”于2019年2月1日正式上線，一個多月內(nèi)，35kV及以上輸電線路山火預(yù)警累計(jì)300余次，山火探測率高達(dá)85%以上，準(zhǔn)確率達(dá)80%以上。

國網(wǎng)四川省電力公司技能培訓(xùn)中心設(shè)計(jì)的輸電線路事故遠(yuǎn)程診斷系統(tǒng)，能耗低，精度高。西安理工大學(xué)對架空輸電線路所處狀態(tài)的參數(shù)提取方法進(jìn)行研究。長沙理工大學(xué)與華中科技大學(xué)針對雷擊故障，研究能夠辨識110kV輸電線路故障的巡線策略。昆明理工大學(xué)在輸電線路覆冰厚度監(jiān)測中，融入光纖傳感技術(shù)，用于直流融冰。哈爾濱理工大學(xué)運(yùn)用智能視頻圖像，研究輸電線路覆冰及異物智能視頻檢測算法，不斷完善了事故防治措施，提高應(yīng)急預(yù)案的科學(xué)合理性。

2影響輸電線路安全的因素

影響輸電線路安全的因素大體分為兩類，即日常時間積累發(fā)生的磨損老化和外界因素引起的突發(fā)性故障。這兩類因素均能引發(fā)故障跳閘，中斷供電運(yùn)行，嚴(yán)重時可使電網(wǎng)癱瘓。其中，時間積累因素可以人為控制，引起故障的幾率極小，而外界環(huán)境氣象（包括雷擊、臺風(fēng)、山火、冰害、污穢度、溫濕度、氣壓、鳥害等）因素不可控性高，引起故障的幾率極高，破壞力大。

2.1雷擊

雷電天氣在雨季普遍存在，隨機(jī)性大。在野外架設(shè)的大量輸電線路，具有鐵塔檔距大、高度相差大的特征，使線路耐雷水平相對較差，容易遭受雷擊。惡劣地勢處，單回線路較多，沒有平行線路提供的屏蔽及分流保護(hù)，加大了雷擊事故的發(fā)生率。雷擊跳閘在輸電線路故障中占比最大，且電壓等級越低，雷擊故障幾率越高。

雷電放電時，積雨云層電荷積累，形成強(qiáng)大的靜電高壓電場，與大地攜帶的大量負(fù)電荷發(fā)生碰撞中和，釋放的能量高，電壓可高達(dá)幾百萬伏，電流可高達(dá)幾千安，產(chǎn)生的過電壓波陡度高、幅值大，引發(fā)線路絕緣閃絡(luò)跳閘。閃絡(luò)跳閘屬于瞬間故障，重合閘動作成功率高，可恢復(fù)導(dǎo)電通路，但嚴(yán)重時，會導(dǎo)致線路斷線，絕緣子碎裂，或沿線路侵入變電站，高溫熔斷導(dǎo)線，威脅破壞電力設(shè)備的絕緣強(qiáng)度。

為降低輸電線路雷害事故發(fā)生的幾率，要防閃絡(luò)、防建弧、防直擊、防線路中斷供電。采用如下保護(hù)措施：①架設(shè)避雷線；②增設(shè)耦合地線；③降低鐵塔沖擊接地電阻；④采用中性點(diǎn)非直接接地系統(tǒng)；⑤加強(qiáng)線路絕緣水平；⑥裝設(shè)自動重合閘；⑦裝設(shè)管型避雷器；⑧采用不平衡絕緣、雙回路成環(huán)網(wǎng)供電等方式。

2.2臺風(fēng)

臺風(fēng)天氣伴隨著狂風(fēng)暴雨現(xiàn)象，輸電線路會發(fā)生導(dǎo)線舞動、風(fēng)偏、斷線、倒塔等事故。斷線、倒塔容易出現(xiàn)南北解網(wǎng)，隨著電力系統(tǒng)對輸電線路設(shè)計(jì)風(fēng)速值加大，斷線、倒塔事故發(fā)生幾率減少，但導(dǎo)線劇烈擺動、風(fēng)偏放電、外飄物破壞引發(fā)事故的幾率高。

風(fēng)速大，輸電線路舞動幅度大，減小了導(dǎo)線與鐵塔、導(dǎo)線相與相之間的空氣間隙，空氣間隙分布又不均勻，使間隙內(nèi)的電壓強(qiáng)度發(fā)生不同程度減小，不能承受運(yùn)行的電壓值，出現(xiàn)擊穿放電。

若同時存在暴風(fēng)雨，則雨水使空氣電阻值降低，導(dǎo)線間易發(fā)生短路，使放電幾率增大，此過程發(fā)生的頻率高、反復(fù)持續(xù)性長、隨機(jī)性大、振幅大，會造成閃絡(luò)、擊穿、跳閘等故障，且線路跳閘后重合率低，人為作用弱，恢復(fù)供電時間長。除此之外，還會引起絕緣子串、金具、橫擔(dān)等支撐、輔助材料及設(shè)備的機(jī)械故障，造成巨大經(jīng)濟(jì)損失。

對于風(fēng)速低的振動線路，大部分線路被安裝了防振裝置即可控制，遇到強(qiáng)風(fēng)速時，可采用如下措施：①增加防振錘、加裝重錘裝置，以增加輸電線路垂直負(fù)荷承載能力，降低線路左右擺動幅度；②安裝阻尼線、護(hù)線條、增加分裂根數(shù)，加固導(dǎo)線，保障導(dǎo)線相間、與鐵塔間的安全距離；③采用V型絕緣子串的懸掛方式，增強(qiáng)絕緣子抵抗隨風(fēng)橫向漂移的現(xiàn)象，縮小絕緣子串風(fēng)偏搖擺角；④在設(shè)計(jì)塔型、架設(shè)輸電線路時，考慮在導(dǎo)線間留有較大距離，下移掛點(diǎn)，或加長、加寬橫擔(dān)。

2.3山火

受高溫、人為等因素影響而引發(fā)的山林大火，使空氣長時間持續(xù)溫度高、濕度低的狀態(tài)，位于山區(qū)地勢內(nèi)、跨越森林植被的輸電線路與大地之間或相線之間，因空氣粒子熱游離上升、帶電電荷增多、粒子運(yùn)動速度加快、形成導(dǎo)電通道而發(fā)生線路閃絡(luò)跳閘的情況，占山火跳閘的90%，為山火跳閘的主要原因，還包括高溫?zé)龘p線路絕緣、導(dǎo)線對鐵塔放電的情況。

對山區(qū)內(nèi)的輸電線路，考慮地勢地貌和經(jīng)濟(jì)因素，通常同塔架設(shè)兩回或多回線路，若發(fā)生山火，則容易造成同一輸電走廊上的多回線路同時發(fā)生故障跳閘，又因山林火勢易大規(guī)模延展、持續(xù)性長，會產(chǎn)生大量高溫濃煙濃霧，線路重合閘重合率低，要等到火勢減小、煙霧散開、空氣環(huán)境和導(dǎo)線溫度降低后才能強(qiáng)送，難以采取人為恢復(fù)的方式，故線路中斷供電時間長，且同一時間內(nèi)，受影響的線路多，危害電網(wǎng)運(yùn)行安全。

針對山火現(xiàn)象，要從火災(zāi)的防范措施入手來降低山火的發(fā)生率：①對塔基附近的樹木高度、數(shù)量、種類做好控制；②建立應(yīng)急響應(yīng)措施，留有足夠長度、寬度的安全通道；③線路保護(hù)系統(tǒng)可靠、靈敏；④建立實(shí)時監(jiān)測系統(tǒng)，并提升監(jiān)控效果；⑤分季節(jié)、分時段、分天氣狀況，加大線路巡檢，消除隱患。

2.4冰災(zāi)

冰災(zāi)包括凍雨、霜凍、結(jié)冰、積雪現(xiàn)象。自然環(huán)境氣侯異常，冷熱交替不定，都會使輸電線路和絕緣子串覆冰，線路、鐵塔的承重量增大，導(dǎo)線受風(fēng)面積、弧垂增加，引發(fā)導(dǎo)線不穩(wěn)定的連續(xù)振動、舞動，嚴(yán)重會發(fā)生斷線、倒塔等事故。絕緣子串若積雪結(jié)冰，則融化時的冰水會導(dǎo)致絕緣子短路，發(fā)生冰閃跳閘。

據(jù)統(tǒng)計(jì)，在冰污結(jié)合的情況下更易形成冰閃，因此，為防止冰閃，需增加線路、絕緣子串的污穢清掃，提高清潔度；增大爬電距離，防止由于絕緣子傘間距離小而發(fā)生積雪結(jié)冰；采用V型絕緣子串、倒V絕緣子串布置方式，雙聯(lián)串應(yīng)增大串間距，以提高閃絡(luò)電壓。對導(dǎo)線覆冰舞動的情況，應(yīng)采用融冰技術(shù)，加速覆冰的融解速度或采用加強(qiáng)型相間間隔棒，增加導(dǎo)線相間距離，減少因?qū)Ь€擺動多、幅度大引起導(dǎo)線相間距離小而發(fā)生的擊穿放電現(xiàn)象。

2.5其他

1）污穢度。輸電線路跨度長，受大氣污染物、鹽度、煙霧、塵埃等影響，會導(dǎo)致導(dǎo)線表面會積累污穢，因高壓輸電線周圍電場較大，易發(fā)生電暈現(xiàn)象，產(chǎn)生大量帶電粒子，帶電粒子附著污穢，增大帶電粒子的導(dǎo)電率，易發(fā)生放電。故對輸電線路要做好及時清掃工作。

2）溫度。高溫增強(qiáng)了導(dǎo)線表面溫度，使原本高壓輸電線路上的熱量難以消散，散熱性差，導(dǎo)致線路有持續(xù)較高的溫度，引起導(dǎo)線弧垂增大，減小了導(dǎo)線與地面、交叉跨越物間的安全距離，從而發(fā)生放電，造成線路跳閘。故可適當(dāng)?shù)卦黾訉?dǎo)線與大地、導(dǎo)線相之間的距離。

3）濕度。隨著水分子增多，附著在線路表面，使導(dǎo)線周圍電荷吸收電子形成負(fù)離子，減弱游離能力，使擊穿電壓增高，局部電場增強(qiáng)，易產(chǎn)生電暈，導(dǎo)致電能損耗，產(chǎn)生電壓降。故對導(dǎo)線絕緣材料選取時，應(yīng)注意材料的憎水性和憎水遷移性。

4）氣壓。隨著海拔增加，空氣逐漸稀薄，密度降低，氣壓下降，使輸電導(dǎo)線與大地、導(dǎo)線相與相之間的擊穿電壓降低，易發(fā)生擊穿。故在地勢海拔較高處，應(yīng)降低架線高度。

5）鳥害。鳥類喜好口叼枯樹枝在鐵塔上筑窩，若樹枝放置靠近或掉落到輸電線路上，則易發(fā)生短路。大型鳥類在導(dǎo)線相間展翅飛行或相互嬉鬧時，易觸碰多條導(dǎo)線，造成相間短路或線路接地跳閘事故。故可在線路或鐵塔上做特定標(biāo)志，使鳥類害怕，遠(yuǎn)離輸電線路。

3結(jié)論

惡劣環(huán)境氣候等因素對輸電線路破壞力大，會引起輸電設(shè)施故障或損壞，造成停電、換線損失，影響線路運(yùn)行條件、傳輸容量和輸送能力，中斷電力供應(yīng)，嚴(yán)重時導(dǎo)致電網(wǎng)解列運(yùn)行，帶來巨大的經(jīng)濟(jì)損失。本文從安全角度分析輸電線路在雷擊、臺風(fēng)、山火、冰災(zāi)、污穢度、溫度、濕度、氣壓、鳥害的不同條件因素下，對輸電線路造成的安全風(fēng)險和成因以及防治措施，以期相關(guān)電力系統(tǒng)、部門和相關(guān)技術(shù)人員多加強(qiáng)機(jī)理研究，進(jìn)行合理設(shè)計(jì)，科學(xué)有效防治，從而保障輸電線路安全可靠的穩(wěn)定運(yùn)行。