10 kV架空线路故障统计与检修.pdf

设备管理与维修2023 翼10（下）0引言随着科学技术的进步，以及工业自动化水平日益提高，设备之间在生产过程中的联系越来越密切；某一设备出现故障不仅仅影响到设备本身，而且会影响到整个系统的工作状况，其造成的危害和经济损失将是十分巨大的1。这就对设备的可靠性及维修水平有了更高的要求。特别是架空线路跨越地域广阔，易受环境、地形和气候的影响；其故障率较高，对电网可靠性有着直接的影响。对架空线路进行故障类型统计并对其进行分析，进而提出相应的维护策略，具有十分重要的现实意义。1架空线路统计方法和主要可靠性指标架空线路的各种指标统计一般以百公里为单位进行统计。同一电压等级多条线路综合指标是按单条线路的百公里长度进行加权平均得到的。单条输电线路主要可靠性指标有很多，但最为重要的有以下指标，如计划停运系数、非计划停运系数、可用系数、故障率、非计划停运率、强迫停运率等2。其中，最为常用的指标为故障率。故障率=移统计期间故障次数移统计百公里年数2架空线路故障统计与特点为了分析架空线路的故障特点，对某电力公司管辖权内20192021 年 10 kV 架空线路发生故障进行统计与分析，具体故障次数与引发故障原因的分类统计见表 1。线路故障的位置既可能发生在导线上，也可能发生在引下线、金具、杆塔和绝缘子等其他元件上。而且架空线路的故障主要由外部因素和运行时自身故障引起。对于外部因素来说，由于架空线路都为裸导线，线路所有元件都暴露在空气中，所以受到气候、环境等因素的影响较大；雷击导线和杆塔、树枝跨接裸导线、车辆碰撞杆塔、台风破环等都可以引起线路故障；而人为偷盗和破坏引起的线路故障也需要引起重视。对于自身运行因素来说，绝缘子清污不及时引起的闪络故障、线路松脱引起的断线故障、线路弧垂过大引起的短路故障、线路老化引起的短路故障、线路长时间过载引起的断线故障以及引下线断线等都是线路较为常见的故障因素3。同时，在线路实际运行中，由于线路会受到气候影响，气候有具有一定的季节性和周期性，从而导致某些时间线路故障次数较少，而某些时间线路故障次数较多，即其故障次数与时间分布有着一定的联系；为了展现 10 kV 架空线路故障率与时间之间的关系，按月份将 10 kV 架空线路故障次数做详细统计。20192021 年具体故障次数见表 2。10 kV 架空线路发生故障的原因具有一定的规律可循，由统计结果来看具有以下特点：淤断线及短路故障是架空线路最常见的两种故障类型，它们的发生次数基本相当，基本各占50%；于线路的引下线断线故障是线路断线故障的主要原因，线路绝摘要：架空线路涉及的元件众多，如金具、导线、杆塔、绝缘子等，而且元件数量众多、跨度广、裸露在环境中，受外界的影响很大。架空线路在电网运行中有重要作用，对电力网络供电可靠性有着很大的影响。针对 10 kV 架空线路故障，特别是断线及短路两种线路常见的故障类型进行详细的统计与分析，从而查明线路的主要故障形式与原因，对线路故障检修措施的实施有指导意义。关键词：架空线路；故障统计；检修中图分类号：TM755文献标识码：BDOI：10.16621/ki.issn1001-0599.2023.10D.4110 kV 架空线路故障统计与检修武艳，郑亚利（洛阳师范学院，河南洛阳471000）故障类型雷电引起的线路故障002树枝、异物等引起线路故障6619线路接地故障402线路下垂、松脱001线路短路444断线故障雷电引起线路断线266树枝、车辆等外力、异物引起断线111引线故障引线断路101013引线短路001引线接触不良006水泥杆故障水泥杆断裂、倾斜（车俩所致）002水泥杆故障（雷击所致）000其他元件故障金具故障2232019 年2020 年2021 年表 120192021 年线路故障类型次数统计次1月 2月 3月 4月 5月 6月 7月 8月 9月 10月 11月 12月201943653133160320204231134113112202131377101153531年份表 2线路故障按月次数统计次輭輴设备管理与维修2023 翼10（下）大多数断线故障都是由引下线断线引起的；其次是雷电引起的断线故障和车辆碰撞等原因引起的断线故障占少数；盂树枝跨接裸导线引起的短路故障和线路老化引起的短路故障占短路故障的绝大多数份额，线路接地故障引起的短路故障其次；榆线路元件导致线路故障大都具有随机性，不具有明显的规律性。其中，金具故障是主要原因，其每年会发生 2 次左右；绝缘子闪络引起的瓷瓶击穿有明显的增长势头；水泥杆故障次数较少，但也有增长的趋势。根据统计数据，10 kV 架空线路的月故障次数分布如图 1所示。由 10 kV 架空线路的月故障次数分布对比关系，可以得出架空线路故障呈现以下特点：淤每年各月发生故障次数虽有所不同，但具有一定规律性，其中 78 月一般发生故障次数较多；于一般 1 月、2 月、9 月、11 月、12 月发生故障次数较少；盂故障发生次数呈增加趋势，2021 年大部分月份故障次数较往年多；故障增多的原因集中在雷电引起的短路和断线故障、引下线接触不良和绝缘子闪络击穿。310 kV 架空线路故障率统计经过 3 年的运行数据统计并根据上述架线路故障率公式可以计算出该区域架空线路故障率见表 3。表 4 进一步对常见的故障原因所引起不同类型的架空线路故障率进行统计，以便得出 10 kV 架空线路的月故障次数分布对比关系，进而为检修策略分析和优化提供详实的基础数据。表 310 kV 架空线路故障率统计表 410 kV 架空线路主要故障原因引发的故障率分类统计4架空线路的故障模式后果分析4.1架空线路断线故障断线故障是线路较为常见的故障之一。线路断线故障发生最多的是单相断线和两相断线故障。断线故障虽然没有短路故障严重，但若持续时间长，断线接触其他地方可能发展为短路故障，容易产生间歇性电弧造成火灾；所以查明断线故障的主要原因是十分必要的。经统计得知，断线故障的主要原因有：淤风荷载过大，使得线路受到的应力超过了允许范围，造成裸导线断股，进而发展为断线故障；于覆冰厚度过大，使得导线承受的应力过大导致导线断线；盂线路腐蚀现象引起的断线故障。线路多为钢芯铝绞线，铝绞线裸露在空气中，若气候等因素影响产生电晕现象，产生的臭氧首先腐蚀线路外表面的铝线，使得线路截面变小、电阻变大，这样容易产生较大的热量进一步产生氧化作用，最终导致断线故障。另外，空气中存在大量的水分子，在线夹处容易锈蚀，从而引起断线故障；榆导线长期过负荷运行，引起导线发热加速导线氧化、生锈引起断线故障；虞雷雨天气，雷击导线雷电流过大引起的断线故障。4.2架空线路短路故障短路故障是线路较为常见且较为严重的故障形式。相与相、相与地（含杆塔和地线）之间的非正常连接都可以造成短路故障。在短路形式中，三相故障后果最为严重但发生的概率较小；相间短路故障较为常见，而且短路电流较大，使得导线急剧发热，容易烧断导线，造成较为严重的后果；由于系统 35 kV 及以下电压等级大都采用非有效接地方式，所以 10 kV 单相短路故障产生的短路电流虽然不大，但会使得系统电压提高到正常时的 1.732 倍，容易造成绝缘击穿进而形成其他形式的短路故障造成严重后果4。导线短路故障的主要原因如下：淤气候、环境等原因，架空线路在最高温度的气象条件下弧垂一般为最大，若遇到大风导致导线摇摆相互接触碰撞，会导致相间短路故障；雷电天气，若雷击导线或杆塔会形成单相或多相短路故障；下雨天气，树枝若触碰导线形成导电通道会造成单相或多相短路故障；于人为操作不当，如在维修作业后未及时拆除地线，造成单相短路故障；违规在线路下方进行高空作业，使机械臂触碰导线造成单相或多相短路故障；盂外力引起的短路故障，如由于大风、车辆碰撞所致杆塔倾斜、倒塌等；榆绝缘子老化造成的短路故障，如绝缘子未及时清理或损坏造成的闪络、绝缘子在内部过电压或外部过电压的影响下绝缘击穿。5架空线路故障查找与检修策略评估检修方式中，由于导线故障特点决定定期检修不适合导线的日常修护和维修，其维护主要依靠巡检；预防性试验只适用于导线的部分元件，如套管和线夹损坏、连接松动等，其应与线路停运相配合以减少停运时间。巡检主要具有两种方式：一是观测，二是利用设备巡检。采用观测方法可以发现的线路故障主要有以下 5 种：淤杆塔故障。杆塔倾斜、腐蚀生锈、连接部件脱落、松动，杆塔接地线腐蚀断线；于地线和导线断线故障以及弧垂过大等异常；盂绝缘子和金具故障。如绝缘子破裂、爬电烧毁、积污严重等；金具松动、损图 1线路的月故障次数分布年份故障次数线路总长度/km故障率/（次/（百公里 年）201938173.221.94020202817119.64920216218034.4443 年总计128524.225.486故障原因3 年总计/次故障率/%树枝、异物等引起线路故障316.143线路短路和接地183.586金具故障81.602瓷瓶击穿81.526雷电引起线路断线30.572树枝、车辆等外力、异物引起断线20.382引线断路306.105车俩所致水泥杆断裂、倾斜50.954輭輵设备管理与维修2023 翼10（下）坏、变形和过弧现象，金具发生电晕现象等；榆外界破坏或树枝搭接等现象。采用设备巡检时，一般利用望远镜、无人机和可带电工作的非破坏性设备进行。如望远镜和无人机可以发现地线或导线断线、烧断等故障；火花间隙绝缘子测试杆可排查出零值绝缘子；红外成像设备可检测导线或连接金具发热、过热等问题；脉冲式接地测试仪可通过检测接地线电阻从而判读接地装置是否正常。随着科技的发展，线路检修方式和设备也越来越先进。如带有传感器的自走式诊断设备可准确检测导线损伤、金具损坏和绝缘子积污等情况；绝缘子在线检测技术也日益成熟，其可实时检测绝缘子状态。但是由于绝缘子故障频率低、劣化过程周期较长，同时采用该技术成本较高，在配电网中采用该技术性价比较低，不适合大范围使用只在重要或污染严重地区选择性采用5-6。6结束语通过对 10 kV 架空线路的故障情况按照不同的形式进行统计，并计算分析出不同类型故障的故障率，易于显示架空线路产生故障的原因、故障规律以及它们的特点，为电力设备检修和维护人员掌握线路故障情况并开展相应检修工作提供了有力的数据支撑。参考文献1宋伟达.10 kV 配网架空线路运维检修带电作业 J.电气技术与经济，2022（2）：65-66.2王振华，王静，付东，等.10 kV 配网架空线路运维检修过程中的危险点分析 J.中国设备工程，2022（20）：72-73.3李雷.10 kV 配网架空线路维护和检修的分析 J.科技资讯，2018，16（33）：44-46.4颜旭龙.10 kV 配网架空线路运维检修过程中的危险点 J.中国新技术新产品，2019（22）：147-148.5王子涵，刘石磊.10 kV 配网架空线路运行维护与检修探讨 J.通信电源技术，2018，35（10）：237-238.编辑毕来金0引言某 500 kV 避雷器先后发生雷击跳闸故障和避雷器损坏故障。经现场检查，该 500 kV 避雷器上、中、下 3 节的压力释放喷口均烧黑。试验发现：500 kV 避雷器绝缘电阻为 0 M赘，底座绝缘电阻 0.13 M赘，其他两相试验正常。该避雷器如图 1 所示。500 kV 避雷器放电计数器外观已严重烧黑、引线头烧断，无法读取动作次数。现场核查故障避雷器设备信息：产品型号Y20W5-444/1063-W，直流 1 mA，参考电压 597 kV，持续运行电压 324 kV，压力释放额定大电流 63 kA，标称放电电流 20 kA，2 ms 方波通流容量 2 kA、18 次，0.4 s 大电流冲击耐受 100 kA、2次，能量吸收能力 16 kJ/kV，线路放电等级 5 级，持续电流（阻性）600 滋A，元件节数 3 节（每节 48 个电阻片），内部气体压力0.0350.05 MPa，充 N2微增压。该避雷器按照 GB 501502006电气装置安装工程电气设备交接试验标准 的试验要求，完成交接试验。故障当日，完成 500 kV 避雷器检查性试验，发现 B 相绝缘电阻为 0，底座绝缘电阻 0.13 M赘，A、C 两相试验正常。该 500 kV 避雷器投运累计开展 2 次避雷器带电测试。并且开展了在线红外测温，测试结果均满足运行要求。故障前预防性试验及带电测试没有检出 500 kV 避雷器存在明显缺陷，故障后也没有检出其他两相避雷器存在缺陷。1解体试验分析通过对 500 kV 避雷器进行解体检查，重点检查避雷器密封系统、绝缘件，以及查找放电路径。（1）上节：瓷套外表面清洁，内表面大面积发黑。密封系统上、下法兰双密封胶圈完好，没有变形、错位，弹性良好；气阀和盖子表面清洁。均压电容 2 柱均压电容上、下端部螺栓连接未发现松动、脱离现象，电容柱绝缘管外摘要：分析某 500 kV 避雷器连续遭受两次雷击，引起故障损坏的案例，结合案例分析开展解体检查，重点检查避雷器密封系统、绝缘件，以及查找放电路径。解体发现，电阻片电流击穿损坏明显，3 节避雷器电阻片存在明显的上下贯穿性击穿现象，下节电阻片损坏最严重、较多的电阻片呈环状破裂或脱落，中上节电阻片损坏程度稍轻；下节绝缘支撑杆表面被电弧烧灼后表层环氧材料分解玻璃纤维裸露，形成多条由下法兰向上法兰不断发展的碳化通道。分析认为，故障前避雷器内部很可能就已存在局部薄弱环节，如电阻片非正常老化缺陷或绝缘件的局部绝缘缺陷，最终导致本次避雷器故障。关键词：避雷器；雷击；故障；解体；局部薄弱环节中图分类号：TM863文献标识码：BDOI：10.16621/ki.issn1001-0599.2023.10D.42某 500 kV 避雷器故障原因分析马磊（国网山东省电力公司超高压公司，山东济南250000）图 1500 kV 避雷器外观輭輶