500 kV紧凑型输电线路常见故障分析及防治措施

何鹏杰，赵浩波，刘愈倬

（1.国网山西省电力公司检修公司，山西 太原 030032；2.国网山西省电力公司电力科学研究院，山西 太原 030001）

0 引言

2006年8 月，山西电网第一条紧凑型输电线路投产至今，山西电网在运的紧凑型输电线路已达9条线1 465.258 km，占山西电网500 kV输电线路长度的28.75%，且神府送出6条线是西电东送的北通道，500 kV朔云、云吕、吕稷线是山西电网北电南送三通道之一，战略地位非常重要；但运行期间紧凑型输电线路故障跳闸，给山西电网乃至华北电网的安全运行造成严重威胁。

1 山西电网500 kV紧凑型输电线路故障跳闸情况

截止2013年12月31日，山西电网500 kV紧凑型输电线路故障跳闸按故障类型统计如表1所示。

表1 山西电网500 kV紧凑型输电线路故障跳闸类型按年统计

从表1统计数据可以看出紧凑型输电线路故障整体有以下几方面特点。

a）2006年—2013年，紧凑型输电线路共跳闸71条次。

b）覆冰舞动、不同期摆动引起的风偏闪络、鸟粪闪络及雷击闪络是紧凑型输电线路故障跳闸的主要原因。

c）2009年、2010年、2012年紧凑型输电线路覆冰舞动、不同期摆动引起的风偏闪络引发的故障次数较多，分析原因，应与当年恶劣天气和线路处于重冰区、易舞区、风口等因素密切相关。

2 山西电网500 kV紧凑型输电线路覆冰舞动故障跳闸情况

2006年以来，受差异化设计和紧凑型输电线路固有特征影响，覆冰舞动引起山西电网紧凑型线路跳闸25条次。

2.1 覆冰舞动故障特点

a）故障相别均为倒三角排列的下相与任一上相之间（B—A或B—C）。

b）覆冰舞动故障区域突破传统的平坦、开阔易舞地带，山区线路发生舞动跳闸。

c）覆冰舞动造成相间间隔棒连接金具和耐张线夹脱落、断裂，铁塔、导地线未发生损坏。

d）500 kV紧凑型输电线路通过采取辅助防舞措施，如实施加装相间间隔棒防舞治理，很难解决线路固有问题。

2.2 故障查找方法

相间间隔棒螺旋式布置区段舞动故障点大多发生在故障一相导线与对应故障另一相所装相间间隔棒均压环；相间间隔棒封闭三角形布置区段舞动故障点大多发生在“次档距中央导线”。

2.3 防治措施

a）对三级舞动区，采取差异化改造，将紧凑型线路改造为常规型输电线路。

b）对二级舞动区及以下区段，采取加装相间间隔棒方法进行治理。

c）相间间隔棒能部分抑制舞动闪络的发生，但不能从根本上解决紧凑型舞动闪络问题。目前，有效解决紧凑型舞动闪络的措施是改造为常规线路或者避开易发生舞动区，相间间隔棒可作为应急措施。

3 山西电网500 kV紧凑型输电线路不同期摆动引起的风偏闪络故障跳闸情况

2006年以来，因大风引起的相间不同期摆动造成紧凑型输电线路跳闸16条次。

3.1 故障特点

a）紧凑型线路的强风不同期摆动故障，一般指两上相导线（A—C） 由于不同期的摇摆，使相间距离缩减，进而发生放电，故障区段比较集中，故障档距大。

b）相间不同期摆动造成相间间隔棒连接金具和耐张线夹脱落、断裂，铁塔、导地线未发生损坏。

c）500 kV紧凑型输电线路通过采取辅助防风措施，如实施加装相间间隔棒治理，很难解决线路固有问题。

3.2 故障查找方法

相间间隔棒螺旋式布置区段舞动故障点大多发生在故障一相导线与对应故障另一相所装相间间隔棒均压环；相间间隔棒封闭三角形布置区段舞动故障点大多发生在“次档距中央导线”。

3.3 防治措施

a）对故障档采取A、B、C三相封闭三角形相间间隔棒并加故障档的次档距相间间隔棒的措施。

b）采取措施后仍多次发生故障的区段，进行差异化改造，将紧凑型线路改造为常规型输电线路。

4 山西电网500 kV紧凑型输电线路雷击闪络故障跳闸情况

4.1 故障特点

通过对近年来紧凑型线路雷击故障的统计分析，紧凑型线路的雷击跳闸具有以下几方面的特点。

a）由于紧凑型直线塔特殊的塔窗结构，其放电路径与常规线路延绝缘子串放电的路径特点有明显差异，即雷击放电总是延导线与塔窗间最小空气间隙的通道发生，而不只局限于延绝缘子串的放电通道。

b）紧凑型直线塔上相绝缘子与中相导线塔身侧均压环之间的间隙是雷电放电最为集中的通道（G3），也是紧凑型杆塔绝缘最为薄弱的环节，但G1、G2、G4放电通道也较为常见，如图1所示。

图1 500 kV紧凑型输电线路雷击故障常见放电通道示意

c）耐张转角塔雷击原因和常规线路耐张转角塔相似，都是由于地线对引流线的保护失效造成。

d）故障档所处档距大，高差大，故障塔所处地面倾角大。

4.2 故障点查找方法

a）查询台账，明确故障发生相别。

b）在故障预判区段，对大档距、大高差、地面倾角大杆塔首先进行故障查找，后再向大、小号侧扩展。

c）明确紧凑型杆塔放电通道与常规线路放电通道的差异。

4.3 防治措施

a）对已经发生过雷击跳闸且大档距、大高差、地面倾角大的杆塔加装线路避雷器。

b）对地面倾角大于20°，在外边坡侧塔头安装1支塔头防绕击侧针；对位于连续上下山山顶杆塔，在塔头两侧各安装1支塔头防绕击侧针。

c）扩大易雷击区段杆塔接地电阻测试范围，采取措施降低其接地电阻。

5 山西电网500 kV紧凑型输电线路鸟粪闪络故障跳闸情况

2003年—2013年，国网山西省电力公司检修公司代为维护的紧凑型输电线路发生鸟害跳闸5线11次。

5.1 故障特点

a）时间。故障时间段均为22时至次日6时，正是大型鸟类经过一天的觅食、休息，排泄粪便的时段。

b）周边环境。鸟害跳闸的5条线路区段中，均跨越河流或距河流较近，因周边地势开阔，无大型树木或建筑物，距河流较近的杆塔就成了大型鸟类夜间休息的最佳安全场所。

c）鸟类。鸟害跳闸的4线中主要涉及两个区段：锦忻Ⅰ、Ⅱ线370号—450号、忻石Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ线50号—100号，此区段内经常有黑鹳等体型1 m以上的大型鸟类出没。

d）塔形。跳闸线路均为紧凑型直线塔，空气间隙小，具备鸟粪闪络的条件。

5.2 故障点查找方法

鸟害故障均为高压侧击穿空气间隙对地放电，且故障点周边会发现鸟粪痕迹。鸟害故障点查找要在故障预判区段抓住“故障发生时间”、“绝缘子串导线侧和横担侧放电痕迹”、“塔身、绝缘子串上及串下基面鸟粪痕迹”等3个要点来进行。

5.3 防治措施

a）“堵”。对鸟害多发区段绝缘子串上方采取不锈钢鸟刺加装，覆盖半径不小于1.5 m。

b）“梳”。对鸟害多发区段加装“驻鸟平台”，疏导鸟类远离导线上方栖息。

c）安装集“声、光、电”等多措施为一体的惊鸟装置。

6 结论

紧凑型输电线路常见的有鸟害、雷击、覆冰舞动、强风不同期摆动等故障类型，分类给出故障点查找方法及防治措施。鉴于紧凑型输电线路固有的相间距离较小特点及山西电网紧凑型输电线路均处于高山大岭区域，微地形、微气象特征明显，造成紧凑型输电线抵抗相间放电故障水平较低。相关技术人员只有积极梳理途经微地形、微气象区段，针对性开展防舞、防风、防雷、防鸟专项治理工作，差异化开展常规性线路改造，才能逐步提高山西电网紧凑型输电线路的运行维护水平。