風箏線、驅鳥彩帶和漁網三起輸電線路外力破壞跳閘事故情況,對3種漂浮物的絕緣特性進行了試驗研究,主要試驗項目為絕緣電阻測量和干、濕工頻耐受試驗?;谠囼炑芯拷Y果分析了跳閘事故成因,提出了降低風箏線等漂浮物跳閘事故的預防措施。
隨著電網規模的不斷擴大,輸電線路的建設得到了長足發展。由于輸電線路長期裸露野外,要受到自然災害的侵襲,而且鋪設面廣,所以外力破壞(簡稱“外破”)引起的線路跳閘事故概率呈上升趨勢[1-3]。按引起外破事故的原因,主要分為施工機械、風箏類漂浮物和偷盜塔材等[4]。
文獻[5-6]重點闡述了輸電線路下吊車等大型機械作業的智能預警系統的研制。文獻[7]講解了違章施工的行政管制建設。文獻[8-9]講解了外力破壞事故的預防措施。文獻[10-11]重點闡述了在線監測裝置在輸電線路中分析及預防跳閘事故的作用。
本文主要對近期發生的由風箏線、驅鳥彩帶和漁網引起的三起外破跳閘事故進行研究,分析了外破漂浮物的絕緣特性以及事故成因,提出了降低風箏線等漂浮物跳閘事故的措施。
1 外破跳閘概況
近期,某省電網發生三起輸電線路外破跳閘事故,具體情況見表1。
表1 某省電網三起外破跳閘事故
1)風箏線跳閘事故時,天氣為小雨,故障類別為A相單相接地故障,樣品如圖1所示。
2)驅鳥彩帶跳閘事故時,天氣為晴,故障類別為B相單相接地故障,樣品如圖2所示。
3)漁網跳閘事故時,天氣為小雨,故障類別為A相單相接地故障,樣品如圖3所示。
2 外破漂浮物試驗
對風箏線、驅鳥彩帶和漁網開展絕緣電阻測量、干工頻耐受試驗,為了模擬故障現場天氣情況,同時對風箏線和漁網進行了濕工頻耐受試驗。
2.1 絕緣電阻測量
分別選取0.1m長的風箏線、驅鳥彩帶和漁網作為樣品,采用5kV絕緣電阻表測量其絕緣電阻值,測量結果見表2。
表2 外破漂浮物樣品絕緣電阻值
從表2中可以看出,經烘箱干燥后,風箏線和漁網的絕緣電阻值較高,絕緣情況良好;經噴壺少量噴水后,兩者絕緣電阻值均明顯下降,但風箏線相比漁網更易浸水,絕緣下降更為明顯;經多次噴水后,水分形成導通回路,兩者絕緣電阻值降低到千歐級別。
2.2 干工頻耐受試驗
由于故障現場樣品長度有限,所以分別選取1m長的風箏線、驅鳥彩帶和漁網作為樣品進行干工頻耐受試驗,采取逐漸施加電壓至220kV進行1min耐受試驗[12],若樣品在升壓未達到220kV,已發生擊穿,則停止升壓的方案。試驗結果見表3。
表3 外破漂浮物樣品干工頻耐受試驗
從表3中可以看出,風箏線和漁網均通過220kV、1min的干工頻耐受試驗,故干燥風箏線和干燥漁網的單位長度閃絡電壓耐受值均大于220kV/m,晴朗天氣下,兩者絕緣強度達到絕緣桿的預防性交流試驗要求,絕緣情況較好。
在驅鳥彩帶進行干工頻耐受試驗時,在電壓為35kV、65kV、73kV時,樣品表面均出現一次明顯的局部放電,放電消失后,繼續升壓至83kV時,樣品表面多處出現明顯的局部放電,但電壓仍能維持,手動降壓后,觀察樣品本體完好,無燒蝕痕跡。
第二次重新試驗時,在試驗電壓未達到125kV前的升壓過程中,樣品未發現明顯放電現象,但當試驗電壓升至125kV時,樣品發生閃絡擊穿。故干燥驅鳥彩帶的單位長度閃絡電壓耐受值約為125kV/m,但由于其表面局部存在少量雜質,造成實際放電電壓會低于試驗電壓。
2.3 濕工頻耐受試驗
分別選取1m長的風箏線、漁網作為樣品進行濕工頻耐受試驗,采取逐漸施加電壓至樣品擊穿,則停止升壓的方案。
風箏線在少量噴水后,試驗電壓加壓到100kV時,開始發生爬電,未持續噴水且線徑細,水分很快被烘干,爬電現象消失;多次噴水后,加壓到40kV左右時,發生閃絡。故在潮濕天氣下,泄漏電流的影響,會導致風箏線上的潮氣蒸發,風箏線仍會有較高的絕緣強度;雨天時,風箏線受水量較大,其單位長度閃絡電壓耐受值小于40kV/m。
漁網在少了噴水后,試驗電壓加壓到30kV時,出現電暈放電聲音,繼續升高電壓至50kV時,樣品首、尾端起火,試驗現象如圖4所示。
手動將試驗電壓降至為0后,樣品仍繼續燃燒。故濕漁網的單位長度閃絡電壓耐受值小于50kV/m,且漁網的燃點很低。
3 外破跳閘事故分析
3.1 風箏線跳閘事故分析
風箏線跳閘事故的輸電線路如圖5所示。
故障桿塔上中下相分別為B、C、A相,導地線橫擔長度分別為下相16.9m,中相16.1m,上相15.6m,下相導線放電尺寸圖如圖6所示。
根據上述風箏線在多次噴水后的試驗研究結果和故障現場小雨天氣,按線性推算14.5m長的濕風箏線閃絡電壓約為580kV,由于線路運行相電壓為577kV,故在不考慮非線性和分散性的情況下兩電壓值接近,從而在實際運行中造成了相間放電的跳閘事故。
3.2 驅鳥彩帶跳閘事故分析
驅鳥彩帶引起的跳閘事故發生在220kV線路貓頭塔中相,相位排列為B(中相)、A(左邊相)、C(右邊相),故障后巡視發現B相橫擔處仍有長約1m的彩帶殘留(如圖7所示)。
絕緣子最小電弧距離為1.9m。根據試驗結果和線性推算,在表面帶有雜質的情況下,1.9m長的干燥驅鳥彩帶在閃絡電壓在67~158kV之間,線路運行相電壓127kV,因此絕緣子兩端被漂浮的驅鳥彩帶短接發生放電。
3.3 漁網跳閘事故分析
漁網跳閘故障桿塔為220kV線路貓頭塔,相位排列為B(中相)、C(左邊相)、A(右邊相),絕緣子最小電弧距離為1.9m,A相復合絕緣子兩端放電痕跡明顯(如圖8所示)。
根據試驗數據推算,濕潤漁網短接絕緣子后耐受電壓小于95kV,遠低于實際運行相電壓127kV,故導致輸電線路發生接地故障跳閘。故障電流使漁網發熱、燃燒,從而掉落在桿塔附近的地面上。
4 減少外破跳閘事故的措施
1)加強大風、降雨等特殊天氣前的巡視
類似于風箏線和漁網的外破情況,晴朗天氣下,其絕緣狀況良好,應在大風、降雨等特殊天氣到來前,加強巡視,及時消除外破漂浮物。
2)積極開展輸電線路視頻在線監測應用
利用視頻在線監測系統,實現輸電線路的長期實時監測,通過視頻圖像及時發現并消除外破漂浮物,降低輸電線路外破事故的發生概率,提高線路的安全穩定運行。
3)強化輸電線路保護宣傳工作
積極普及電力法律、法規知識,提高公民保護電力設施的意識,做到不亂丟風箏線等漂浮物,降低外破漂浮物在空氣中漂浮的可能。
結論
本文對風箏線、驅鳥彩帶、漁網3種輸電線路外破漂浮物進行了絕緣電阻、干、濕工頻耐受試驗研究。在此基礎上分析了三起漂浮物外破跳閘的原因,針對風箏線、漁網等漂浮物在晴朗天氣下絕緣強度較好的情況,提出了加強大風、降雨等特殊天氣前巡視的建議。同時為解決驅鳥彩帶等漂浮物本身絕緣缺陷的情況,應積極開展輸電線路視頻在線監控,及時發現并消除漂浮物。