hanyu997 2007-6-6 14:42
输电线路的故障分析及预防
预防输电线路故障的发生,应以运行分析为基础,抓住重点,逐个击破。具体来说,应对历年发生的事故(障碍)进行统计分析,针对事故发生的特点,抓住重点分先后开展一系列全面、彻底的检查、清理和整改工作,再加强维护和考核,以巩固成果。
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在线路故障中,雷击故障为主要故障,其比例高达80%;在线路永久性故障中,雷击故障和外力破坏故障(包括车撞杆塔、拉线、外物短路、杆塔被盗、山火放电等)为主要故障,其比例占70%左右。因此线路故障预防应重点做好防雷和防外力破坏工作。其他故障有:接头烧断、交叉跨越放电、污闪、鸟害、输电线路自然灾害(包括大风、覆冰、洪水、泥石流、落石引起杆倒或变形,大风、覆冰引起导线舞动短路、断线等),这些故障为次要故障,应兼顾预防。
hanyu997 2007-6-6 14:43
1.防雷方面7J/~:Ie#s+|!vc-Q;ty
诚然,如何减少雷击固然重要,然而更重要的是如何防止雷击造成对电网安全危害很大的永久性故障。o*w
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1.1 防止永久性雷击故障c_S6VeM
雷击引起永久性故障,有3种情况:绝缘子脱落,架空地线断线,导线断线。
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1.1.1 绝缘子脱落\$sPPLScs
(1) 原因
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a 绝缘子选型不当._UEx'{2W9I
大量采用瓷绝缘子是绝缘子脱落的原因之一。
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瓷绝缘子:可击穿型,有零值,需要检测发现,年老化率水平约0.2%,日本NGK1/20万,很强的耐电弧能力,电流穿过零值绝缘子内部引起爆炸断串。瓷绝缘子掉线事故率则高达2×10-5。"fdZP)o%b o [
玻璃绝缘子:零值自爆,无需检测,年自破率水平约为0.136%,国内外认为不老化,耐电弧能力比瓷强,零值自破而无电流穿过零值绝缘子内部,不击穿不掉串。玻璃绝缘子只有电弧超过其耐弧能力,才引起掉串,极少掉串。
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合成绝缘子:芯棒脆断,玻璃纤维棒与伞裙间的界面击穿,伞裙绝缘强度的降低,失去疏水性,寿命不能预测,老化无法检测,耐电弧性能很差(大电弧的作用,绝缘体会粉化、碳化、芯棒暴露和机械强度下降,碳化深度高达3mm和5mm,芯棒暴露长度达30mm,机械强度几乎丧失)。合成绝缘子时有掉串发生。另外合成绝缘子不能踏踩。.S2|PQ9zc2_
b 没有按周期进行绝缘子零值测量,这是绝缘子雷击掉串的根本原因5k
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柳州供电局的经验就说明了这点。平均零值率为1.5‰ ,耐张串零值率为直线串的7~10倍。2000年以前4年测1次,平均每年发生1次多雷击掉串;2001年以后按规程2年1次,没有发生雷击掉串。
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c 用于测量零值绝缘子的火花间隙不符合要求、检出率低
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《高电压技术》空气击穿7.5kV/cm →间隙3.33mm,成都《高压带电作业》空气工频击穿3.51kV/cm →间隙7mm,实测间隙5~6mm,规程DL415—91间隙为 0.5mm→击穿50kV/cm,明显不合理。2000年以前使用间隙3~4mm,间隙偏小,零值检出率低。_7Oqg)`g M}
d 早期设计的部分线路绝缘子的安全系数不符合要求导致零值率过高7XP p%Iz
110kV柳西线、野化线、杨磷线、磷洛线、合洛线、合凤线、野堡线安全系数小,零值率是其他线路的1.35~1.79倍。cC)k${7feE5W*rJ
(2)措施
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选用优质玻璃绝缘子
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按周期进行瓷绝缘子零值测量,缩短多雷区的测量周期
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做好测量零值瓷绝缘子的火花间隙试验和现场检查、调整,提高零值检出率*m(M#vg
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更换安全系数不符合要求的耐张绝缘子串,降低绝缘子零值率$or&Tw[ pR9q
1.1.2 雷击断线.lt,A1Z{j
特点:架空地线的大多数断线位于悬垂线夹处,全部架空地线雷击断线发生在110kV线路使用GJ-35以下钢绞线的线路。导线断线极少,全部断线和断股位于悬垂线夹处及附近。
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(1)架空地线雷击断线原因(q3er;xi vO%P$_7z
a 雷电流的热效应 :雷电弧的温度可达数千K ,能量集中 ,作用点很小。2V5e)`gm&]5sCJP
b 雷电流的冲击效应:雷电劈开百年大树和将钢筋混凝土击出一个大洞,雷电冲击波的冲量大。
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c 工频短路电流的热效应:对于GJ-25、GJ-35热稳定允许电流,取0.4s时,只有3kA、4kA,难以满足要求。
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d 高温下导地线的张力作用
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e 设计规程没有对雷电流和短路电流共同作用下的热稳定作出要求,设计没有认真进行热稳定校验。
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(2)导地线于线夹处断线原因
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a 工频续流的作用
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b 接触电阻大(扭矩不符合要求,所用扳手根本无法保证,据调查,M16大部分在20~50 N·m;导地线包有铝包带)。4F8qt._s^
c 热容量小,热稳定不合要求(金具的短路电流导通能力、电阻、温升、热循环电气性能未作规定)。
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(3)防止雷直击架空地线断线的措施
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校验架空地线的热稳定并考虑雷电流的作用。
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最小规格不得小于GJ-50。)HW#Z,K7MBOl6O-N
(4)防止架空地线于线夹处断线的措施~_6{~\
拆掉铝包带,加附加引流线。柳供91年前平均1.75年1次,采取措施以后从来没有发生。@;Al,_&jT
(4) 防止雷击导线断线的措施"r
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选略大的钢芯` N:Q]!`x
结合防震安装护线条n7\9j1Or1A
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预绞式悬垂线夹bt\8d hE0l&x
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1.2 降低山区线路雷击跳闸率
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1.2.1 雷击特点和性质:.Fkm~?
(1)电压越高,雷击故障率越低,110kV线路最高,单避雷线故障率最高。
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(2)重合成功率高。9e-k?f`'T l2P9f
(3)存在易击杆段,大部分位于山区,约占线路全长的30%。
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(4)在山区,以绕击为主,占约为80~90%,在平原、丘陵地区,以反击为主,绕击占约为10~30%,混有30%左右山区线路,绕击率与反击率基本相等。
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1.2.2 山区线路雷击跳闸率高的原因
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山区线路以绕击为主、绕击率高。lREl;Z C
1.2.3 接地网改造对防雷无效的原因2R%O.t.f2Gw:i
降低接地电阻是一项最基本最有效的防雷措施,我们每个局每年都投入大量资金进行接地网改造,但线路的雷击跳闸率并没有降低。柳州局对历年线路接地网改造前后几年的防雷效果进行综合分析得出:如果接地网改造按加多加长射线进行改造,雷击跳闸率降低;如果接地网改造按原设计施工,则雷击跳闸率基本不变。wJ+I2T n
主要有以下原因:EZ;HH/q?!f
(1)接地电阻测量方法不正确
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三极法的布极错误及其原因
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回路测量法原理:回路误差,钳表回路法,接地摇表回路法
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(2)接地电阻设计问题
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在相同地质情况下,220kV线路的单基接地体长度比110kV线路长。70年代投产的土质较差的110kV线路的单基接地体长度仍比土质较好的220kV线路短。在相同土质的线路,110kV线路的接地电阻比220kV线路的大。'cZD ~6HS6f#B
(3)接地网改造问题ff9Sv4O.O5Fjt
改造时接地型式沿用原设计,没有测量土壤电阻率,根据土壤电阻率选接地型式。
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新旧接地网不连接(在03年专门检查了新旧接地网的连接情况,竟然没有一基连接,以前没检查)。
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现场把关不严,验收流于形式。R,Z-aT|zd1O(n
(4)降低接地电阻没有针对性
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山区线路以绕击为主,而降低接地电阻对线路绕击没有影响。
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1.2.4 加强绝缘提高耐雷水平3E6^)[/gV _#p
(1)提高了绝缘水平,降低了建弧率,减少了保护角。效果显著,这里不详细列举计算结果。*VC+S7S YVx
(2)加强绝缘的必要性:两大规程有规定。
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(3)加强绝缘的可行性:
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风偏后线路导线对杆塔空气间隙的正雷电冲击50%放电电压,选为绝缘子串相应电压的0.85倍,绝缘闪络多数仍发生在绝缘子串上(全国1964年以前,配合比为0.66~0.88,闪络比为12.3:1;东北1970~1977,配合比为0.577~0.88,配合比为10:1;历年闪络比约为25:1)。原因是:雷电与不利风偏同时发生的概率很少;实际上绝缘配合是1:1;空气间隙就是一个保护间隙,有一定的灭弧能力。
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按最恶劣条件计算,110kV线路加两片后除了少量大高差杆外都满足雷电大于1m要求。220kV线路也同理。5z%ML,e,j
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加强绝缘后,雷击闪络仍然发生在绝缘子上。
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(4)加强绝缘对发变电所的绝缘配合影响`5i*D~n
在变电所进线段外加强绝缘对发变电所的绝缘配合无影响。
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在变电所进线段内全部加强绝缘,会使对发变电所避雷器的放电电流增大,绝缘水平太高时可能超过5kA。
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在90年代初、中期,全国尤其北方输电线路进行了大量调爬,外省就加强绝缘对发变电所的绝缘配合影响问题进行了研究,得出的结论是:每串绝缘子加2~3片,单回路进线时,加强绝缘只使220kV变电站避雷器的IBL超过5kA,两回以上进线则不会超过5kA。
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因此DL/T804—2002 a)规定:66kV一220kV系统一般选用5kA,在雷电活动特别强烈的地区、重要的变电所、进线保护不完善或进线段耐雷水平达不到规定时,可选用10kA。
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(5)加强绝缘的防雷原则
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变电站进线段以外的线路段的绝缘加强可以不受限制,取决于线路的塔头间隙Z)}l&n2m5r,V6G,m
变电站进线段以内的线路段的绝缘加强,全段加强绝缘,需要考虑流过避雷器的放电电流是否超过其承受能力。220kV单回路进线的进线段不允许加强绝缘;其他线路进线段允许加强绝缘,220kV不超过2片,110 kV不超过3片;双回线采取不平衡绝缘的,终端杆按此原则;除了终端杆以外的个别杆加强绝缘不受限制。
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0~}9Ax:l]4t?
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hanyu997 2007-6-6 14:45
1.2.5各种防雷措施技术经济比较和防雷原则(QNg Z%O3O
各种防雷措施技术经济比较,CbN6D7FS
防雷措施 降低接地电阻 架设耦合地线 加强绝缘 减少保护角 加强塔头屏蔽 安装线路避雷器
Q.m+N5GukX
防反击 很有效 有效 有效 无效 无效 很有效
Dxx)[e)O"VL;w*p{
防绕击 无效 山区有效 有效 很有效 有效 很有效
g8Ycu lw)rj1L
提高耐雷水平 很有效 有效 有效 无效 无效 很有效
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雷击跳闸率理论降为(110kV) 0.88~0.96/降5Ω 山区:0.76~0.83 直线:0.66~0.75,耐张:0.3~0.4 绕击率0.67/降8º 绕击率0.6 0
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雷击跳闸率实际降为 (110kV) 加长加多射线:0.82,不加:1 山区:0.36 直线:0.55~0.70 无实践,外省0.5/降8º 无实践,外省防雷拉线0.46~0.75 频繁杆1支/3基:0.67
I'eS
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线路投资估算(110kV) 3600元/基,投资大 单线:10000元/km,3000元/基,投资大 直线:400元/基,单串耐张:3000元/基,投资小 双杆改造:1000元/基,投资小 500元/基,投资小 10000元/基·支,投资很大
s{r'yZ9]us
技术经济比 小 理论小、实际大 很大 大 大 小2A
RD,Hp
适用性评价 适用于恢复性接地改造,个别接地电阻大的杆接地改造。 适用于山区线路雷击(含反击、绕击)频繁段防雷改造。 适用于线路防雷击改造。 适用于山区以绕击为主的防雷改造。 适用于山区以绕击为主的防雷改造。 适用于个别雷击频繁杆的防雷改造。