架空输电线路的多种故障类型

冰害故障是架空输电线路中常见的故障类型之一,它主要由绝缘子串被冰凌桥接闪络、导地线覆冰过载、导地线脱冰跳跃以及导地线覆冰滑移等原因引起。当运行线路的绝缘子覆冰后,沿面泄露电流会使冰层内侧逐渐融化,导致冰层内绝缘子表面的水分贯通,进而使泄露电流增大并贯通上下绝缘子表面,从而引发闪络跳闸。此外,导地线覆冰过载还会导致倒塔或断线,而导地线滑移和脱冰跳跃则可能造成电气距离不足,这些都会对线路的安全稳定运行构成威胁。▲图冰害故障导致倒塔(年)

风害故障详解

风害故障,顾名思义,是由现场风速超出或接近设计标准所引发。这类故障可能造成倒塔永久性接地事故,或是因电气间隙缩减而导致的导线对杆塔构件、周边物体、地线以及导线相间的放电问题。具体来说,导线可能与塔身构件发生放电,这通常是由于绝缘子串在风力作用下导致导线摇摆,进而缩小了导线与杆塔间的空气间隙,从而引发单相接地短路故障。此外,耐张干字塔中的相绕跳线也可能对塔身放电,这多是由于施工时跳线过长或跳线架单挂点在风力作用下摇摆不定,导致跳线与塔身间的空气间隙不足,进而引发单相接地短路故障。另外,输电线路导线在风力作用下摇摆,可能使其与导线两侧的建(构)筑物、边坡、树竹木等发生空气间隙减小,从而引发单相接地短路故障。同时,档距中间的导线在风力作用下摇摆频率不一致,也可能导致导线间空气间隙减小,进而引发相间短路故障;而导线排列方式在前后档的变化,则可能引起导线对地线放电,同样会引发单相接地短路故障。▲图台风尼莎引发的倒杆事故(年中国台湾)在年,中国台湾地区遭受台风尼莎的袭击,导致了一起严重的倒杆事故。这场台风的风速超出了设计标准,引发了风害故障,进而造成了倒塔永久性接地事故。这一事件提醒我们,风害故障的潜在风险不容忽视,必须采取有效的预防措施来确保电力设施的安全稳定运行。

雷电故障

是雷电过电压导致的线路问题,其表现形式主要有两种:一是绕击,即雷电直接击中导线(无地线时)或绕过地线(屏蔽失效)击中导线,从而在导线上产生过电压并引发闪络;二是反击,指雷击线路杆塔或地线时,雷电流通过雷击点的阻抗使该点对地电位急剧上升。当雷击点与导线间的电位差超过线路绝缘冲击放电电压时,便会对导线产生闪络,导致导线出现过电压。

雷击放电后,绝缘子通常会出现熔化痕迹、瓷质绝缘子表面釉层烧伤脱落,以及玻璃绝缘子的玻璃体表面出现网状裂纹。由于空气绝缘具有自恢复特性,雷击跳闸后一般能重合成功。但雷击也可能导致永久性故障,如地线绝缘子脱落、导地线断线或断股等。▲图雷击杆塔顶部

在雷电故障中,除了直接击中导线的绕击情况外,另一种常见的现象是雷击杆塔顶部。当雷电击中杆塔时,强大的雷电流会通过杆塔的接地装置流入大地,这个过程会产生高电位。如果这个高电位超过了线路绝缘的冲击放电电压,就会引发对导线的闪络,导致导线出现过电压。同时,雷击杆塔时,还会产生巨大的机械力,这可能导致地线绝缘子脱落、导地线断线或断股等永久性故障。

污闪故障

污闪故障通常发生在雾、雨、霾等气候环境中,当线路绝缘配置不达标或绝缘子表面积污超过特定区域的污罷等级时,就会引发沿面闪络。这种闪络现象会在绝缘子串的两端各~2片绝缘子上留下明显的痕迹。特别是大雾、细雨、凝露以及雨加雪的天气,更是污闪事故的易发时段。相比之下,直线双串绝缘子比单串绝缘子更易受到污闪的影响。污闪不仅会导致绝缘子闪盘炸裂损坏,还可能因劣化瓷绝缘子的钢帽炸裂而使导线掉串。此外,当绝缘子串上存在覆冰或积雪时,冰雪消融过程中更易发生闪络事故。▲图电弧烧伤现象

在污闪故障发生时,由于沿面闪络的产生,会伴随电弧烧伤现象。这种烧伤不仅可能影响绝缘子的性能,还可能对周边设备和人员造成安全威胁。因此,在预防和应对污闪故障时,必须高度重视电弧烧伤的防范措施。

外力故障

外力故障是指由于输电线路沿线的人类活动和机具施工等因素引发的跳闸故障。这些故障的原因多种多样,包括盗窃破坏、机械破坏、异物短路破坏、山火和烟火破坏、燃烧爆破以及交跨碰线等。具体来说,盗窃破坏故障通常是由于盗窃铁塔塔材和拉线、拆卸螺栓等行为导致的倒杆塔故障;机械施工破坏故障则可能由于施工机械碰线(如吊车、泵车吊臂碰线)、其他管线施工碰线以及开挖破坏(如地表开挖导致的滑坡、掩埋等)所造成。此外,异物短路破坏故障常因广告布、气球飘带等随风飘荡并缠绕到导地线上而引发相间短路或单相接地短路故障。同时,山火、烟火破坏故障以及燃烧爆破故障也不容忽视,它们可能由山火、焚烧等烟尘和空气电离导致短路,或者由线下焚烧易燃物、爆破等产生的飞石、灰尘短接放电所引发。另一方面,交跨碰线故障则主要由于树竹碰线、垂钓碰线等行为导致。▲图基础开挖破坏

基础开挖破坏是指由于不规范的开挖行为,如地表开挖导致滑坡、掩埋等,对输电线路的基础造成破坏,进而引发的跳闸故障。这种故障不仅影响电力系统的稳定运行,还可能对周边环境和安全造成威胁。因此,在输电线路附近进行开挖作业时,必须采取严格的安全措施,确保施工行为不会对线路基础造成破坏。

导线舞动故障

导线舞动是一种在特定条件下发生的故障,其中覆冰导线在稳态横向风的作用下,会产生大幅低频振动。这种振动可能导致金具损坏、绝缘子破坏、导线断股、相间短路,甚至杆塔倾斜或倒塌等严重事故。线路覆冰是舞动发生的必要条件,而舞动的形成则受到覆冰程度、风激励以及线路自身结构与参数的共同影响。在冬季及初春季节,当导线出现不均匀覆冰,且风速介于4~20m/s,风向与线路走向夹角不小于45°时,导线舞动的可能性大大增加。

鸟害故障

鸟害故障是一种常见的放电跳闸现象,主要由于空气间隙被短接或组合间隙被击穿所致。其典型表现是单相接地故障,这类故障通常会导致塔材、构件、导线以及金具灼伤,同时也会损害绝缘子。鸟害故障主要有三种类型:鸟粪闪络、鸟巢材料短接绝缘子以及大鸟短路。

鸟粪闪络多发生在鸟类栖息于杆塔横担并排泄粪便时,粪便沿着绝缘子串或其外侧下落,从而短接了导线与横担之间的空气间隙,引发放电。

另一种情况是鸟巢材料短接了部分绝缘子串,这通常发生在夜晚或凌晨空气潮湿时,导致间隙不足而放电。

大鸟短路则是指大型鸟类在杆塔上栖息或起飞时,其翼展宽度过宽,使得杆塔构件与带电部分的绝缘距离不足,从而通过鸟类身体发生放电。▲图鸟粪引发绝缘子放电现象

当鸟类在杆塔上栖息并排泄时,其粪便可能沿着绝缘子串或其外侧下落,进而短接了导线与横担之间的空气间隙,导致绝缘子发生放电现象。这种由鸟粪引发的放电问题,在实际电力系统中并不罕见。

其他故障

其他故障涵盖了多种可能的原因,包括设备固有的缺陷、设计上的疏忽、制造或施工中的问题,以及原因不明的故障。这些故障可能源于设计或材料上的缺陷,可能在设备运行过程中显现;也可能是由于线路本身的质量问题,如设备质量不合格、焊接或压接不良,以及未按设计制造等导致的障碍。此外,设计上的考虑不周,如规划不当、设计标准不合适、设计裕度选择不当或设备选型不恰当,也可能引发线路故障。同时,施工单位的问题,如未按图纸施工、施工质量不达标或遗留异物等,同样会导致线路障碍。▲图施工品质问题

在电力线路的建设过程中,施工品质问题是一个不可忽视的环节。它可能包括未按图纸施工、施工质量不达标以及遗留异物等问题。这些问题不仅可能影响线路的正常运行,还可能埋下安全隐患,甚至导致线路故障。因此,在电力线路的建设过程中,必须严格控制施工品质,确保每一个环节都符合设计要求和标准。



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