架空輸電線路運維與檢修技術研究

云南電網有限責任公司德宏供電局 馬江輝

1 架空輸電線路中存在的安全隱患

架空輸電線路在運行過程中受到不同因素的影響，可能存在一定的安全隱患，常見的故障隱患類型包括：非金屬性短路。在線路中，不同電位之間通過過渡電阻連接，造成短路故障。該情況下，過渡電阻大于0，并且影響持續時間較長，整體危害性較大；金屬性短路。在輸電電路中，不同電位之間存在金屬導體連接，連接處導體的電阻為0，使該處的瞬時電流非常大，從而使電路出現自動斷開的情況。該故障隱患不僅會對區域的供電情況產生影響，嚴重情況下會造成火災等危險現象發生，為周圍的居民和用戶帶來安全威脅；相間短路故障。在三相對稱交流電源中，火線未負載的情況下相連，造成嚴重的短路現象。短路情況下產生大電火花容易引發火災和爆炸；單向接地故障。在氣候、環境、濕度等因素的影響下，電力主線間歇性超值，從而使高壓擊穿故障的概率增大，影響環境安全。

2 架空輸電線路故障點定位分析

2.1 定位流程

電網不斷發展和應用，使目前需要運維和檢修的線路數量不斷增多，為使有限的運維資源實現較為理想的維修處理效果，應合理調整檢修測量，并設定合理的故障定位流程，從而提高故障檢測效率[1]。在輸電線路檢修過程中，一方面，需要調整檢修順序，在完成線路狀態評估后，調整線路檢修次序，結合該區段的實際情況以及標準化檢修方案，設置針對性故障識別和定位方法，降低故障定位偏差，提高實際的檢修效率。另一方面，由于電路運維檢修過程中涉及不同技術類型，需要不同部門共同協調構建恰當流程。在線路發生故障后，需要管理部門將信息上傳到控制部門，并做好安全保護工作，同時收集相關信息，明確故障的區段和具體位置以及故障類型。組織維修團隊前往現場觀察實際情況，并制定維修方案，完成檢修工作后需要按照實際情況編寫故障報告，上報后結束本次維修工作。

2.2 定位方法

一是故障錄波測距分析法。在變電站中安裝故障錄波設備，該設備能夠對電路中電壓和電流等參數進行精準識別并記錄。在發生故障后，由于瞬時電流升高，電氣量會發生較大的變化，在記錄中查找變化時間等數據，能夠計算線路故障點和變電站的距離，從而推算故障的明確位置。正常情況下，故障錄波器完成采樣，按照順序依次并重復啟動記錄相關數據，故障記錄器記錄周期如圖1所示。

圖1 故障記錄器記錄周期

在不同區段中，主要的采集數據類型存在一定差異。故障錄波器不同時段采集數據類型如表1所示。

表1 故障錄波器不同時段采集數據類型

故障錄波器將數據收集到的數據轉化為錄波波形，使實際的故障觀察難度降低，借助故障波形變化情況，能夠判斷電流故障的單子類型以及線路連接情況，幫助提高故障查詢和判斷效率。

二是保護測距分析法。在繼電保護裝置內的計算模塊中，按照故障情況，選擇適當的距離檢測計算方法[2]。以阻抗法測距為例進行分析，在測距時主要使用反映工頻基波量等方法完成計算，同時借助單端或雙端的方式測量實際參數。在計算時，假設故障條件為：三相對稱、工頻基波量、忽視過渡電阻和故障諧波等因素。在該條件下，電路設計示意圖如圖2所示。

圖2 電路設計示意圖

設置故障點為F，能夠得到關于雙端有源輸電線路端頭故障后電壓UM，UM的公式（1）：

式（1）中：IM為故障后的電路中的電流；IFA為故障電流；RF為故障電阻；p為故障點相對距離；ZL為MN 之間的阻抗；IFA為M 端的電流變化情況；DA為故障電流分支系數。

三是行波測距分析法。在計算時，利用波速和波阻抗等相關參數。計算波速v，使用公式（2）：

式（2）中：電路中的能量傳輸主要形式為電磁波，計算電磁波速度時，使用單位時間內傳輸距離完成計算，x為傳輸距離；t為傳輸時間。由于電磁波傳輸過程中主要受到介質影響，εr為導線中的介電常數，μr為相對導磁系數，在架空電路中，二者均為1，因此，波速與真空光速相等。

計算波阻抗Z時，使用公式（3）：

式（3）中：L0為架空線路單位長度電感；CO為對地電容；μ0為真空狀態下的磁導系數；ε0為真空狀態下的介電常數；hd為導線平均高度；r為導線半徑。

測距時，使用公式（4）：

式（4）中：x為故障點和測量端的距離；v為波速；t1為第一個故障暫態行波到達測量端的時間；t2為反射波時間。

3 案例分析

以某區域電網220kV架空線路故障為例進行分析，該處電網出現以下故障，針對不同故障情況進行分析，得到不同故障下理想的運維與檢測方法。

3.1 外力損壞的運維與檢修

外力損壞是在無意或蓄意下對電力設施做出破壞性行為，使設施出現損毀現象。如在違章建筑施工時，大型機械設備碰撞設備或電線，或違法人員蓄意破壞，風箏或塑料等物品纏繞同樣會增大線路外力損壞的可能性。在外力損壞影響下，線路受到影響較為嚴重，同時維修較為復雜，會對社會帶來較大的經濟損失。

以線路故障為例進行分析，在2019年8月21日，線路甲跳閘，重合成功，判斷為B 相。使用三種方式測距，其中主一差動保護測距為11.2km，主二測距7.6km，故障錄波器測距7.49km，利用軟件打印故障測距結果，明確故障定位。

運維檢修人員按照故障定位點標記，在現場尋找故障點具體位置，發現導線上出現閃絡痕跡，同時存在車輪痕跡和橡膠碎片。詢問當地居民了解到該區域在施工，并出現巨大的爆炸聲。判斷該故障為施工過程中機械設備與架空導線之間安全距離不足，導致出現放電情況，造成電壓跳閘和設備輪胎爆炸的情況。該故障為外力破壞故障，在檢修時，根據損壞情況進行補強或更換，并巡檢附近線路和塔桿等基礎設施。在發現導線上存在雜物時應及時清理。為避免后續再次出現外力損壞故障，應當設置標識，提醒附近施工人員注意電線，施工時保持安全距離。

3.2 雷擊故障的運維與檢修

架空輸電線路故障后，首先應判斷雷擊故障類型，常見的雷擊故障主要有兩種，一是繞擊雷，該類型故障發生概率較大，占該區域雷電故障的90%左右。二是直擊雷，其占比約為10%。在判斷時，主要觀察和測量雷電流大小、接地電阻變化情況、接地線燒傷情況以及地形特點等內容。在測量累計故障位置時，結合不同測距裝置中參數和計算結果，分析最終的故障位置，對比不同故障檢測方式的誤差情況，選擇合適的測距方式，不斷完善整體系統設計效果，不同裝置測距誤差對比如表2所示。

表2 不同裝置測距誤差對比

對不同裝置測距的誤差情況，發現其中錄波測距和主一保護測距的誤差相對較小，主二保護測距誤差相對較大。基于此，在計算和判斷時，可以選擇主一保護測距和錄波測距的方式，提高故障區域定位精準度。

3.3 氣候故障的運維與檢修

案例區域中氣候影響造成的故障主要是指臺風故障。近年來極端天氣的發生概率不斷加大，臺風不僅對當地居民的生活帶來嚴重的不良影響，同時會對架空輸電線路及基礎電力設施帶來巨大損害。在臺風影響下，可能會出現鐵塔和線桿傾倒、線路斷線等情況，使變電站壓力失穩，無法正常供電。臺風故障一般為同一線路的塔桿傾倒，造成多次跳閘故障。在臺風的影響下，空中雜物增多，容易造成瞬時接地故障和擊穿現象，嚴重影響線路運行。

具體測量過程中，在2018年9月14日，乙線跳閘，重合成功，主一保護動作，測距離為15.5km，主二保護測距為13.4km，故障相為C相。由于臺風影響下同一電路容易多次跳閘，使測量誤差較大，可以根據導致區域環境，在故障現場查找具體位置。觀察電線閃點和損壞區域，制定恰當的維修措施，確保電路能夠正常運行。

4 架空輸電線路運維與檢修實施要點

構建基礎資料庫。電路運維檢修過程中，需要進行數據分析，豐富的數據庫能夠幫助提高數據誤差判斷準確度，同時為故障維修方案提供依據，降低維修難度，提高實際的運維效率。在具體設計時，應基于安全性原則合理設計，結合當地的實際氣候及環境變化情況，調整電路連接方式，同時增設保護角等裝置，提高電路安全性。

提高線路檢修技術水平。電力企業應注重提升檢測人員技術水平，定期引進新的電路檢修技術或設備，提高實際的運維效率。電力企業可以將智能技術引入到電路運維檢修中，利用智能識別手段，準確識別并定位故障區域，并提供相應的維修處理方案，提高實際的運維效率。

設立監管部門，為降低人為損壞對電路帶來的影響，應設置專門的監督管理部門，分別負責不同線路的檢查和監督工作，及時做好電路安全保護相關知識宣傳，同時嚴格監管破壞和盜竊電路等不法行為，保持電路運行的穩定性。

5 結語

在架空電路運維與檢修的過程中，相關運維管理人員應采取恰當的故障定位方式，并合理判斷電路故障的原因及實際影響情況，科學制定合理的維修管理方案，以保障架空電路的正常運行。電力企業應該重視提升維修人員的技術水平，強化故障預防管理，降低電路故障帶來的損失和不良影響，促進供電企業的長遠發展。