摘要：架空输电线路是电网的基本组成部分，具有点多、面广、线路长的特点，常常面临各种复杂的地理环境、气候环境的侵袭和各种人为的外力破坏，当这些不利因素影响并危及线路运行时，有可能会导致线路运行故障，将直接影响线路的安全稳定可靠运行，严重时甚至会造成大面积停电故障。在本文中，主要结合某实际案例，对架空输电线路常见故障类型以及其故障诊断与查找的措施进行了研究与探讨，仅供参考。
关键词：架空线路；故障；诊断；查找
引言
根据历年的运行数据统计，架空输电线路发生的故障带有明显的季节性特点，而且大多数输电线路故障都是由雷击输电线路引起的跳闸所致，根据电网故障分类统计，在我国跳闸率较高地区的高压线路运行过程中，由于雷击引起的跳闸次数约占总跳闸次数的40﹪―70﹪，通过分析诊断各类故障的产生条件、规律、机理、特性、影响因素等，初步判定故障点的杆段、位置，为线路故障查找工作奠定基础，提供巡视的依据及条件。
1.案例分析
1.1故障信息
2011年8月31日110kVxx线跳闸保护动作情况：1、220kVxx变：15：30时，110kVxx线161断路器距离I段、零序I段保护动作跳闸，重合成功，保护装置测距：24.2kM，故障录波装置测距：23.27kM，故障相别：A相接地故障。2、110kVxx变（有雷击发生）：15：30时，110kVxx线181断路器距离I段、零序I段保护动作跳闸，重合闸动作成功，保护装置测距：28.8kM，故障录波装置测距：28.287kM，故障相别：A相接地故障。
1.2故障信息分析
（1）根据保护测距信息，重点段为#61杆两侧#55～#65杆，如果#55～#65杆未查到故障点向两侧再增加4基进行巡查（#51-#69杆）；（2）经查雷电位系统跳闸时段有雷，但无雷点显示，重点注意因雷击引起的绝缘子闪络，查看设备上有无放电痕迹、大风引起的引流线风偏放电、线路附近有无施工作业等情况进行排查。
1.3故障巡视方法及结果
在该区段巡视时，走访、询问当地群众故障时段线路周围情况，结合故障信息分析和线路分段的具体间隔点，从最可能的故障杆塔开始巡视。经巡视发现：#57左相（A相）绝缘子串导线侧第一片绝缘子自爆，绝缘子钢帽、碗头上分布有放电痕迹，杆塔接地电阻值均低于6Ω。
2.故障类型
2.1架空输电线路雷击故障
架空输电线路雷击故障在电力系统中比重大，且又威胁变电站内电气设备，也是造成变电站故障的重要因素。
图1雷电形成示意图
根据过电压形成的物理过程，雷电过电压可以分为两种：1、直击雷过电压，是雷电直接击中杆塔、避雷线或导线引起的线路过电压；2、感应雷过电压，是雷击线路附近大地，由于电磁感应在导线上产生的过电压。按照雷击线路部位的不同直击雷过电压又分：a雷击线路杆塔或避雷线时，雷电流通过雷击点阻抗使该点对地电位大大升高，当雷击点与导线之间的电位差超过绝缘的冲击放电电压时，会对导线发生闪络，使导线出现过电压。因为杆塔或避雷线的电位（绝缘值）高于导线，故通常称为反击。b雷电直接击中导线（无避雷线时）或绕过避雷线（屏蔽失效）击于导线，直接在导线上引起过电压。后者通常称之为绕击。
在雷击塔顶的先导放电阶段，导线、避雷线和杆塔上都会感应出异号束缚电荷。在主放电阶段，先导通道中的负电荷与杆塔、避雷线及大地中的正电荷迅速中和，形成雷电冲击电流。此时，一方面负极性的雷电冲击波沿着杆塔向下和沿避雷线向两侧传播，使塔顶电位不断升高，并通过电磁耦合使导线电位发生变化；另一方面由塔顶向雷云迅速发展的正极性雷电波，引起空间电磁场的迅速变化，又使导线上出现正极性的感应雷电波。作用在线路绝缘子串上的电压为横担高度处杆塔电位与导线电位之差。这一电压一旦超过绝缘子串的冲击放电电压，反击随即发生。
2.2架空输电线路风偏放电故障
架空输电线路风偏闪络发生区域均有强风出现，且大多数情况下还伴随有大暴雨或冰雹。在架空输电线路经过的一些微地形区，由于高空冷空气移动缓慢在与低空高热空气局部小范围内不断交汇，易于形成中小尺度局部强对流—强风形成。从气象资料知道：在建筑物稠密的城镇或森林地区，地形、地物对气流的流动有阻碍作用，在峡谷口、隘口、山脊、河道等处，由于气流的翻越和缩口效应风速增加，当气流顺着河谷流动时，其风速比平地加强，产生狭管效应，谷地越深越窄，风速增加越多，此区域范围从几平方千米至十几平方千米，瞬间风速可达30m∕s以上，持续时间数十分钟以上，且常伴随有雷雨或冰雹出现。在强风作用下，导线对塔身出现一定的位移和偏转，使得以纯空气间隙的电气绝缘强度减小，同时，降雨或冰雹降低了导线对杆塔间隙的工频放电电压，在他们的共同作用下，暴雨会沿风向形成定向性的间断性水线，当水线方向与放电路径方向相同时，导线对杆塔空气间隙的工频闪络电压进一步降低，线路发生风偏闪络。
2.3架空输电线路污闪故障
架空输电线路污闪是沉积在绝缘子表面上的污秽在雾、露、霾、毛毛雨、融冰、融雪等气象条件的作用下，使绝缘子的电气强度大大降低而发生的，污秽闪络的根本的原因是污秽。
污秽绝缘子在受潮湿润后，含在污秽层中的可溶性物质便逐渐溶解于水中，称为电解质，在绝缘子表面上形成一层薄薄的导电薄膜。这层导电薄膜的导电率取决污秽物的化学成分和润湿的程度。在润湿饱和时，污层的表面电阻甚至能降低几个数量级，绝缘子的泄漏电流也相应的剧增。在铁脚附近，因直径最小，电流密度最大，发热最甚。绝缘子的垂直悬挂时，该处处在瓷裙遮挡的下方，不易直接受到雨雪的较强烈的润湿，该表面就被逐渐烘干。先是在靠近铁脚的某处形成局部烘干区。由于被烘干，该区域边缘的电压大增，迫使原来流经该区表面的的电流转移到与该区并联的两侧的湿膜上去，使流经这些湿膜的电流密度增大，加快了这些湿膜的烘干过程。继续发展下去，在铁脚的四周便很快形成一个环形烘干带。烘干带具有很大的电阻，这就使所分担的电压剧增。当加在烘干带上的某场强超过临界值时，该处就发生局部沿面放电。
2.4架空输电线路鸟害故障
架空输电线路鸟害故障具有明显的地形地貌特征。经观察，鸟害引起故障的杆塔周围环境，多在靠近河流（排水渠）、稻田、鱼池、低洼潮湿地带，有较大树木和一些村庄少、僻静开阔的庄稼地带。加之养殖业不断扩大，排灌设施，洼地积水增多，引来大量的候鸟栖息、觅食；a一些鸟（喜鹊、猫头鹰、雕、秃鹰、乌鸦、鹞子等）喜欢在杆塔上造窝筑巢。用树枝造成的鸟窝，在干燥的天气里虽未造成故障，但遇阴雨天气，树枝接触导线（或靠近导线）将发生接地故障。有的用草茎搭窝，而且把窝搭在绝缘子上方，这种窝50%以上都有拖挂现象，如遇阴雨天气，窝草短路绝缘子更易发生接地故障；b在大风天气，鸟窝若被大风吹散，则会使树枝或鸟窝里的金属丝等落在导线上，造成接地或跳闸故障；⑤鸟啄复合绝缘子使端部芯棒大面积暴露而导致端部密封破坏进而掉串。
2.5架空输电线路外力破坏故障
架空输电线路外力破坏随着经济社会发展速度的加快，城市建设规模不断扩大，各种违法、违章行为引发的输电线路设备短路、倒杆、倒塔、停电等外力破坏故障、案件呈逐年上升的趋势：故意盗窃破坏电力设施--大多发生在夜晚，主要分布地理位置偏僻、防范措施相对薄弱的农村和城郊结合部、保护区内违章建筑、违章植树、违章取土、违章采石、放炮、烧窑、机动车辆肇事、高处抛坠物、建筑塔吊、堆放易燃物、空飘等。
3.分析方法与查找
3.1故障诊断措施
从线路绝缘子的闪络观察，一般有雷击闪络、污秽闪络、鸟害闪络等，如果仅以绝缘子上留下的闪络痕迹较难判别故障性质与类别，往往需要结合故障发生时的以下情况进行判断：
①气象条件：发生故障时若是雷暴天气则雷击故障的可能性较大；若是毛毛雨或雾天，则污闪的可能性较大；若是长期干旱无雨突遇大雾或毛毛雨及冬季采暖期后的初春，也是污闪的高发期；若大风天气，导线或树枝受大风吹动摇摆可能导致导线与树枝间放电；若在冬季发生覆冰，导线对交叉跨越物放电或不均匀脱冰引起导线舞动造成相间短路；若在高温的夏季，导线弧垂加大，可能引起导线与交叉的通信线、电力线放电。
②线路经过的区域状况：工矿区等污染源附近的线路，污闪率较高；山坡、山顶、河边的线路雷击的概率大；城乡结合部的线路、线路附近有施工、爆破、伐树等情况的有可能是外力破坏引起。
③闪络痕迹：污闪会在绝缘子串两端留下明显的闪络痕迹，重复闪络会造成绝缘子炸裂或钢脚烧伤，污闪在导线上留下的烧伤痕迹集中，甚至仅在线夹上或靠近线夹的导线上留下的烧伤痕迹，面积不大，痕迹较深，烧损严重。雷击很少重复闪络，在雷电流作用下，一次雷击可以造成绝缘子闪络或绝缘子炸裂。雷击烧伤面积往往较大且分散，烧伤程度相对较轻。雷击和污闪二者都有可能造成线夹内导线烧伤，这种情况污闪高于雷击。雷击闪络还可能烧伤地线悬挂点、接地线引下线的接地螺栓连接处、拉线楔型线夹连接处，并留下明显的烧伤痕迹。
④在鸟群集中的地方，则可能发生绝缘子串的闪络或绝缘子串与空隙的组合绝缘的闪络等进行综合分析。
当发生线路故障时，根据故障信息利用线路台账等详实准确的基础数据结合线路区段经过区域（地质、地形、社会环境、可能故障区段的微地形、线路具体情况等）进行综合分析、比较、筛查，得出最可能的故障杆段—对故障进行定点，并在此基础上按照测距误差5％~10％的比例向故障点两边延伸3~4基杆塔，确定故障区间，同时结合以往线路跳闸的经验数据进行修正，一般施工误碰故障大都属于金属性接地，重合闸重合成功的几率决定于误碰体的通流能力。通流能力较小的物体往往被烧断，可以重合成功，通流能力较大的物体往往重合不成功。导线挂上异物的故障大都属于高阻接地，线路故障时异物往往被烧毁，重合成功的几率较大；交跨或树木引发的故障往往出现在线路负荷过重或春夏之交以及夏天的高温天气；合成绝缘子的闪络属于高阻接地，一般都能重合成功，大部分发生在半夜至凌晨，网上负荷较小、系统电压较高的这段时间，尤其是凌晨的发生率最高。闪络的杆塔多为直线杆塔，主要集中在有雾、毛毛雨和雷雨天气，多因鸟粪、鸟展翅起飞或雷击引起。线路负荷过重且存在导线接头接触不良的问题，容易引发接头发热烧断故障。
3.2故障查找措施
故障查找时，1、组织召集足够的业务素质高，身体状况好的巡视；2、巡视前，将故障信息、分析结果、现场情况、巡视重点、安全注意事项向全体巡视人员详细交代，特别是故障相、线路耐张杆、换位杆情况；3、分工时，将业务素质过硬、经验丰富、工作细心的人员分在重点区段，注重人员的配合与协调；4、巡视时，要做到“四到位”，即巡视过程中第一：查看到位，不走过场、不走马观花；第二：询问到位，多向线路附件、周围的住户、行人、群众询问故障发生时是否听到什么异样声响、看到亮光、火花等，尤其重点区段；第三：大脑思考到位，结合故障信息、运行经验、气象条件、微地形特点等综合分析、比较；第四：责任心到位，故障分析确定的区段按照要求巡视到位，不遗漏、不跳杆。
结语
总而言之，架空输电线路往往由于各种因素的影响而发生故障，对线路的正常运行产生极为不利的影响，甚至造成线路运行故障，威胁人们的人身财产安全。所以，对架空输电线路故障进行分析，并对其故障诊断与查找措施进行研究具有十分重要的现实意义。
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[3]王凯，李婉卿，王俊旺.架空输电线路故障和防护措施的研究[J].科学技术创新，2019（06）.
论文作者:韦勇,关太兵
论文发表刊物:《电力设备》2019年第6期
论文发表时间:2019/7/8
标签：故障论文; 线路论文; 导线论文; 绝缘子论文; 杆塔论文; 过电压论文; 避雷线论文; 《电力设备》2019年第6期论文;