基于輸電線路設(shè)備問題的分析與研究

王遜峰，林韜，張義蓮，魏毅，殷展

（國網(wǎng)上海市電力公司嘉定供電公司，上海 201800）

電力系統(tǒng)中輸電線路所處地形復(fù)雜，自然環(huán)境惡劣，輸電桿塔、導(dǎo)線、金具和絕緣子長期暴露在野外自然環(huán)境下，受到持續(xù)的機械張力、雷擊、污穢、鳥害、強風(fēng)、洪水、滑坡等侵害，以及人為的外力破壞，造成倒塔、斷股、磨損、腐蝕、受力等損壞，樹木生長引起輸電線放電，桿塔發(fā)生被偷竊等意外事件，都可能會發(fā)展成為各種設(shè)備故障[1-3]。例如圖1為35 kV黃蘇3530線爬梯腳釘單面焊接質(zhì)量問題實景圖。檢修人員在35 kV黃蘇3530線驗收過程中，發(fā)現(xiàn)37-45號段鋼管塔爬梯上的腳釘存在焊接質(zhì)量問題[4-5]。各腳釘均勻布置在鋼管左右2側(cè)，其連接處外側(cè)采用焊接加鍍鋅固定方式，內(nèi)側(cè)未焊接且無其它防護措施，存在安全隱患。圖2為750 kV鳳烏線絕緣子均壓環(huán)斷裂圖。圖3為長期受大風(fēng)作用時，U-7型U型環(huán)磨損嚴重[6-9]。

輸電線路設(shè)備出現(xiàn)的問題主要在6個階段：設(shè)備制造階段，設(shè)備驗收階段，運輸存儲階段，安裝調(diào)試階段，竣工驗收階段及運維檢修階段[10]。

本文對某電力公司負責(zé)的輸電線路設(shè)備中主要的設(shè)備輸電桿塔、導(dǎo)線、金具和絕緣子在一年時間出現(xiàn)的問題按照不同的問題來源進行了統(tǒng)計和分析，提出了輸電線路設(shè)備管理的應(yīng)對措施和建議，確保輸電線路的正常運行，實現(xiàn)安全、穩(wěn)定、可靠的輸電目標(biāo)。

圖1 鋼管塔腳釘未焊接Fig.1 The steel pipe studs are not welded

圖2 絕緣子均壓環(huán)斷裂Fig.2 Insulator pressure ring is cracked

圖3 U-7型掛環(huán)磨損Fig.3 U-7 hanging ring is worn

1 輸電線路設(shè)備質(zhì)量問題總體情況

1.1 按設(shè)備類型分析

各電力公司累計發(fā)現(xiàn)輸電類質(zhì)量問題設(shè)備中發(fā)現(xiàn)問題1164項，具體見圖4。其中輸電桿塔為282項；導(dǎo)線為265項；金具為249項；絕緣子為368項。由圖可知，在4種輸電設(shè)備中，絕緣子出現(xiàn)的質(zhì)量問題最多，這是因為輸電線路中使用的絕緣子較多，且抵抗外力以及環(huán)境的能力相對較弱。

圖4 各類型設(shè)備質(zhì)量問題數(shù)量分布Fig.4 Quantity distribution of various types of equipment quality problems

1.2 按電壓等級分析

按照設(shè)備電壓等級劃分見圖5所示，10 kV設(shè)備176項，35 kV設(shè)備227項，110 kV設(shè)備336項，220 kV設(shè)備298項，500 kV設(shè)備75項，750 kV設(shè)備52項。由圖5可知，110 kV和220 kV對應(yīng)的輸電設(shè)備問題數(shù)量最多，其次是35 kV，750 kV對應(yīng)的輸電設(shè)備質(zhì)量問題最少，這是因為110 kV和220 kV線路較多，因此出現(xiàn)的問題也相對較多。

圖5 各電壓等級間設(shè)備質(zhì)量問題數(shù)量分布Fig.5 Number of equipment quality problems between the voltage levels

1.3 按問題來源分析

輸電設(shè)備線路質(zhì)量問題來源分布見圖6。由圖6可知，設(shè)備驗收階段設(shè)備質(zhì)量問題最多，達302項；運維檢修階段次之，為298項；設(shè)備制造階段達216項；竣工驗收階段為141項；安裝調(diào)試階段為123項；運輸存儲階段為84項。驗收階段問題最多說明設(shè)備廠家在生產(chǎn)產(chǎn)品的時候未能嚴格遵循相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求。

圖6 輸電線路設(shè)備問題數(shù)量按問題來源分布Fig.6 Number of transmission line equipment problems distributed by problem source

2 輸電線路設(shè)備質(zhì)量問題分析

2.1 輸電桿塔

輸電桿塔問題共282項。具體分布比例見圖7。其中：1）桿塔裂紋96項，問題主要發(fā)生在驗收階段；2）焊縫不滿足標(biāo)準(zhǔn)要求65項，主要發(fā)生在設(shè)備制造階段；3）輸電桿塔防護設(shè)施不滿足標(biāo)準(zhǔn)要求57項，主要發(fā)生在運維檢修階段；4）角鋼抗拉強度不滿足要求34項，主要發(fā)生在設(shè)備驗收階段；5）其余問題30項。

圖7 輸電桿塔問題類型按比例分布Fig.7 Types of transmission tower problems proportionally distributed

2.2 導(dǎo)線

導(dǎo)線問題共265項。具體分布比例見圖9。其中：1）機械性能不符合標(biāo)準(zhǔn)要求88項，主要發(fā)生在設(shè)備驗收階段，例如某供電公司2011城市分散快充改建工程1盤架空絕緣導(dǎo)線在絕緣熱延伸試驗中斷裂、冷卻后永久伸長率為50%，不符合《國網(wǎng)電力公司招標(biāo)采購技術(shù)規(guī)范》，絕緣熱延伸伸長率（負載 15 min、200℃）≤175%；冷卻后永久伸長率 ≤15%）。2）導(dǎo)體直流電阻不合格共53項，占總問題的20%，主要發(fā)生在設(shè)備驗收和制造階段；3）導(dǎo)線斷股47項主要發(fā)生在運維檢修階段；4）導(dǎo)線腐蝕嚴重41項，主要安裝調(diào)試階段，例如某35 kV線路新建工程所使用的GJ-100鋼絞線腐蝕嚴重。具體分布比例見圖8。

圖8 導(dǎo)線問題類型按比例分布Fig.8 Types of conductor problems proportionally distributed

2.3 金具

金具問題共249項。其中：1）金具進行機械性能常規(guī)檢測試驗不合格共111項，主要發(fā)生在設(shè)備驗收和設(shè)備制造階段，其中包括產(chǎn)品外包裝不符合要求、鍍鋅層厚度不合格、螺栓螺母尺寸不符合標(biāo)準(zhǔn)要求、金具材質(zhì)不符合要求和線夾扭握力不合格等；2）金具直流電阻試驗不合格59項，主要發(fā)生在設(shè)備制造階段；3）金具自身質(zhì)量不合格37項，主要包括螺栓質(zhì)量差從而緊固困難、物質(zhì)數(shù)量不夠、線夾型號偏大、線夾斷裂或龜裂和單針桿頂抱箍不符合要求等，主要發(fā)生在設(shè)備制造階段；4）絕緣子螺栓松動20項，主要出現(xiàn)在運維檢修階段；5）其余22項，其中主要包括橫擔(dān)楊華生銹、避雷器搭頭脫落、絕緣子鋼腳發(fā)熱、防振錘滑移、間隔棒磨損和屏蔽環(huán)支腿有裂紋等。

圖9 金具問題類型按比例分布Fig.9 Types of fitting problems proportionally distributed

2.4 絕緣子

絕緣子問題共268項。問題來源具體分布比例見圖10。其中：1）絕緣子機械性能不合格132項，主要發(fā)生在設(shè)備驗收階段；2）絕緣電阻小于標(biāo)準(zhǔn)要求值79項，主要發(fā)生在安裝調(diào)試階段；3）絕緣子自爆68項，主要發(fā)生在運維檢修階段；4）傘裙表面有劃痕33項，主要發(fā)生在設(shè)備制造階段；5）絕緣子有滲透26項，主要發(fā)生在設(shè)備驗收階段；例如某公司生產(chǎn)的CYG型復(fù)合棒式絕緣子，于2016年11月完成安裝投運，2016年12月發(fā)現(xiàn)復(fù)合棒式絕緣子炸裂，現(xiàn)予以更換。解體檢查發(fā)現(xiàn)絕緣子內(nèi)部受潮，絕緣子的絕緣芯棒與硅棒膠傘之間結(jié)合不嚴，內(nèi)部潮濕。最終診斷確認該復(fù)合棒式絕緣子絕緣芯棒與硅棒膠傘間隙存在氣隙，在環(huán)境溫度冷熱驟變下，空腔空氣膨脹或收縮形成呼吸作用，使原來存在的微小漏孔擴大，潮氣逐步侵入，泄漏電流增大，嚴重時出現(xiàn)沿絕緣芯棒表面和硅棒膠傘內(nèi)壁表面放電，導(dǎo)致絕緣子被擊穿，屬設(shè)備制造工藝質(zhì)量問題。6）其他30個。

圖10 絕緣子問題類型按比例分布Fig.10 Types of insulator problems proportionally distributed

3 建議措施

3.1 加強設(shè)備驗收階段性能檢測

從對輸電桿塔、導(dǎo)線、金具和絕緣子在設(shè)備所處的各個階段進行檢測，發(fā)現(xiàn)在設(shè)備驗收階段出現(xiàn)的問題最多，而且大多都是重點性能參數(shù)不達標(biāo)，因此需要加強設(shè)備在驗收階段的性能檢測，尤其是一些關(guān)鍵的性能參數(shù)要重點關(guān)注，并分析參數(shù)不達標(biāo)的原因，分析清楚是廠家制造工藝的問題還是沒有嚴格按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，對于因為制造工藝而導(dǎo)致的產(chǎn)品性能不滿足標(biāo)準(zhǔn)要求應(yīng)堅決放棄該廠家的產(chǎn)品[4-6]。

3.2 加強電網(wǎng)設(shè)備家族缺陷管理

從文中分析看，輸電線路設(shè)備有部分問題集中在某幾家單位，屬于家族性缺陷，因此堅持將設(shè)備家族缺陷管理做為技術(shù)監(jiān)督的重要手段，定期收集各類設(shè)備疑似家族缺陷信息，依托各級技術(shù)監(jiān)督專家加強分析認定工作，按年度滾動修訂公司家族缺陷清單，并全過程督導(dǎo)各單位加強設(shè)備家族缺陷整改。

3.3 加強采購階段規(guī)范設(shè)備招標(biāo)管控

許多設(shè)備是帶著問題入網(wǎng)，為了杜絕此類問題，需要完善招標(biāo)審核和監(jiān)督流程。強化供應(yīng)商資質(zhì)能力核實和績效評價，落實對供應(yīng)商不良行為處理，堅持對產(chǎn)品質(zhì)量問題“零容忍”。

4 結(jié)語

對某電力公司負責(zé)的輸電線路設(shè)備中主要的設(shè)備輸電桿塔、導(dǎo)線、金具和絕緣子在一年時間出現(xiàn)的問題按照不同的問題來源進行了統(tǒng)計和分析，提出了加強設(shè)備驗收階段性能檢測、加強電網(wǎng)設(shè)備家族缺陷管理以及加強采購階段規(guī)范設(shè)備招標(biāo)管控三條輸電線路設(shè)備良好運營的管理應(yīng)對措施和建議作為參考，確保輸電線路設(shè)備的正常運行，實現(xiàn)安全、穩(wěn)定、可靠的輸電目標(biāo)。

[1] 閆士濤，等.750 kV輸電線路換位塔引流聯(lián)板裂紋成因及整改措施[J].電網(wǎng)與清潔能源，2011，27（12）67-71.YAN Shitao，et al.750 kV transmission line transposition towerdrainageboardcrackcausesandcorrectivemeasures[J].Power and Clean Energy，2011，27（12）67-71.

[2] 高嵩，等.交流特高壓輸電線路運行維護現(xiàn)狀綜述[J].江蘇電機工程，2014，33（2）81-84.GAO Song，et al.Summary of operation and maintenance ofAC UHV transmission line[J].Jiangsu Electric Engineering，2014，33（2）81-84.

[3] 余志平，陳盛劍，張俊博.淺談35 kV輸電線路運行檢修方法[J].科技風(fēng)，2011（22）110-110.YU Zhiping，CHEN Shengjian，ZHANG Junbo.Discus?sion on operation and maintenance methods of 35 kV trans?mission line[J].Science and Technology，2011（22）110-110.

[4] Itasca Couslting Group Inc.FLAC2D User’s Guide[M].5th ed.USA，2005

[5] 王乃永，等.輸電線路狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)規(guī)范化設(shè)計與應(yīng)用[J].電網(wǎng)與清潔能源，2014，30（10）13-19.WANG Naiyong，etal.Transmissionlinecondition monitoring system standardized design and application[J].Power Grid and Clean Energy，2014，30（10）13-19.

[6] 趙正輝，吳亞鵬.高壓輸電設(shè)備的運行與維護研究[J].工業(yè)技術(shù)，2016（11）74-74.ZHAO Zhenghui，WU Yapeng.Study on operation and maintenance of high voltage transmission equipment[J].Industrial Technology，2016（11）74-74.

[7] 胡毅.輸電線路運行故障的分析與防治[J].高電壓技術(shù)，2007，33（3）：1-8.HU Yi.Analysis on operation faults of transmission line and countermeasures[J].High VoltageEngineering，2007，33（3）：1-8.

[8] 尤志魏.輸電線路設(shè)備運行壽命的檢測與評估[J].電力與能源，2013，34（5）：544-546.YOU Zhiwei.Transmission line equipment operating life detection and evaluation[J].Electric Power and Energy，2013，34（5）：544-546.

[9] 王少華，等.浙江電網(wǎng)輸變電設(shè)備智能化及狀態(tài)檢修體系[J].高壓電器，2013，49（4）：8-13.WANG Shaohua，et al.Zhejiang power transmission and transformation equipment intelligent and state mainte?nance system[J].High Voltage Electrical Appliances，2013，49（4）：8-13.

[10]何莉，張德津，王淑青，等.輸配電線路智能導(dǎo)航巡檢系統(tǒng)研究與設(shè)計[J].電網(wǎng)與清潔能源.2011（4）：11-13.HE Li，ZHANU Dejin，WAND Shuqing，et al.Research and Development of Intelligent Navigation for Patrolling Management in Transmission and Distribution Lines[J].Power Systemand Clean Energy，2011（4）：11-13.