武钢110 kV架空线现状及改进技术管理研究

黄剑凯

（武钢股份公司能源动力总厂供电厂，湖北武汉430080）

【摘 要】分析介绍了武汉钢铁集团公司110 kV架空线在正常运行时发生的故障类型与采取的改进方法，以武汉地区气候状况为着眼点，着重分析了架空线发生雷击、瓷瓶污闪、风偏和弧垂短路、鸟害等事故的发生原因，并对今后110 kV高压架空线的技术管理提出进一步研究探讨，为避免钢铁企业电力系统事故的发生提供参考。

【关键词】架空线；事故；技术管理研究

1武钢电网架空线路概况

武钢的110 kV及以上电压等级架空线路建设主要经历了以下4个阶段：

（1）在1987年之前，武钢自身没有一个220 kV的变电所，当时110 kV站所只有5个。

（2）1988年～1998年，新建了220 kV冶金变，从供电局整体接收了220 kV武钢变。新建了武钢自备电厂、7 个 110 kV总降变电所。

（3）1998年～2008年新建了220 kV轧钢变，9个110 kV总降变电所。

（4）2008年至今新建了220 kV厂前变，7个110 kV总降变电所。由于经历了以上4个阶段，特别是后3个阶段，每次都进行了大规模的线路调整与改造，使得武钢目前电网的稳定性得以大幅度提高，基本上满足了目前武钢生产的用电需求。目前投运 220 kV 输电线路3条，总长度30 km；投运110 kV输电线路56条，总长度180 km。

2现状与问题

然而作为以钢铁生产为主业的武钢，大量110kV及以上电压等级架空线路的在最近10年内的相继新建、改造投运，加上在线路设计、施工监管、运行管理等方面经验不足，一些问题集中暴露出来，110kV架空线事故曾经在一段时间内不断发生，甚至给公司的生产带来极大影响，2006年至2010年，统计5年内110 kV架空线明确事故原因的典型事故案例共有22起。其中：雷击事故 7 起比例占 31.82%；瓷瓶污闪事故3起、风偏和弧垂短路事故 3 起、鸟害事故3起各占比例13.64%；外力事故、质量事故、人员责任事故各2次，比例共占27.26%。

3事故原因分析

由于外力事故、责任事故的控制主要是放在人员的管理上；另外还有110 kV电缆事故与架空线有本质的不同，在本文中不加以分析论述。

在分析架空线路其他类型事故原因时,技术管理占了绝大部分，但一般都没有根据地域特点、时间区段为着手点，只是笼统地给出处理方法，没有针对性。为做到预防事故发生，防患未然，针对武汉市地区不同的故障，以气候、季节、时间等实际环境数据为基础，分析并总结各类故障的特点，并根据这些特点提出需采用的技术管理方法和手段。

3.1雷击跳闸事故

通过对武汉市雷电气候变化特征和雷电灾害特点的了解，结合两种常见架空线路雷害即直击雷、反击雷（对于110 kV架空线路，感应雷害发生的几率很小，因此不做分析）进行分析。

（1）直击雷这种雷害在武钢最为常见，我们统计2006年～2010年的雷击数据，全部6起雷击跳闸事故都是直击雷所致。其中 3 起雷电击穿导线与杆塔间绝缘短路；另外3起雷电击穿导线与构筑物、地线气隙导致短路。

（2）反击雷这种雷害又称为逆闪络，其根源在于杆塔接地是否良好。反击雷在土壤电阻率大、岩石山地，情况较为突出。武钢周边地下水丰富，绝大多数地方土壤电阻率低，因此该问题并不突出。

（3）防范雷害措施的完善从武钢架空线路故障跳闸率我们得知，雷击跳闸事故占所有跳闸事故的近三分之一，虽然采取了部分手段，较好地完善了线路防止雷害的措施，但今后还应该继续加以完善。

①根据武汉市雷暴的季节特点，从头年的10月份开始到次年3月份之前，必须按照计划完成杆塔接地电阻测试和接地体隐患整改工作。对运行中的线路避雷器，在雷雨季节到来之前应全面进行一次巡检。

②根据湖北省电力试验研究院2006年3月提供的《武钢 110 kV 电网雷电活动情况初步分析》报告，武钢电网落雷密度为2.97次/ (104 km2·a)，应在测算的落雷较多区域，加强架空线路的防雷措施。

③在新建架空线工程中，应在线路施工完毕后，测定避雷线保护角这个项目，掌握避雷线的保护情况。

④对运行中的杆塔测定实际海拔高程，根据这个数据和微地理环境，制定、调整线路型避雷器的安装地点。

⑤在雷暴季期间，特别是4、7、8月份，在每次雷电日后，及时观测防雷装置动作情况，发现装置动作，应加强对线路防雷设施各部件连接状况、防雷设备进行巡视检查，做好记录，为今后制定、调整线路型避雷器的安装地点提供数据。

⑥在7月份（气温与风力的分析在本文风偏与弧垂短路的章节中），必须重视导线（避雷线）与接地体（带电体）在最大风偏和最大弧垂的条件下的雷电击穿距离问题。例如厂修 2#线的雷击故障就是因为避雷线风偏缩短了与带电体距离，导致雷电击穿两者间气隙短路跳闸。

3.2污闪跳闸事故

分析瓷瓶污闪事故应当从气候、线路环境、污染源等方面着手，从目前发生的3次瓷瓶污闪事故中，可以看出发生污闪时基本上在下小雨、起雾的天气，瓷瓶污闪源主要是（1）活性石灰粉，（2）金属粉尘，（3）含酸烟汽。

3.2.1瓷瓶污闪环境因素分析

（1）根据武汉市降雨气候变化特征，由于从头年11月自次年2月，武汉市月平均降雨均低于60mm，特别是12月、1 月平均降雨在 30 mm 左右，瓷瓶表面污秽物容易积累沉淀。

（2）根据武汉市大雾气候变化特征，在冬季出现大雾占全年一半，而春季出现大雾占全年20%，也就是说冬春两季发生大雾的天气占全年70%还多。

（3） 活性石灰和铁金属粉尘在瓷瓶上具有很强的附着能力，一般强度的降雨并不能将其冲刷干净，而冬季发生暴雨不及全年的1.9%，因此在春季来临之前瓷瓶上已经覆盖上比较厚的污秽物。综合以上分析，在武汉冬春两季是发生瓷瓶污闪的危险季节。在冬季容易因大雾发生瓷瓶污闪，特别是春季(3～5月)，更是发生污闪的高危季节，这与武钢发生污闪事故的季节和时间是基本一致的。

3.2.2防范瓷瓶污闪措施的完善

（1）2008年为综合评定武钢相关区域污秽等级的划分，在武钢部分110 kV架空线路杆塔上挂有实验绝缘子，简称为“挂片”，应对“挂片”进行专门污秽等级测试，以确定武钢相关区域污秽等级。

（2） 合成绝缘子处于活性石灰等含酸碱性污秽物区域时，其防污性能降低较快，应根据测定污秽等级的污染源严重程度，适当缩短检测周期，并在现场加强对不同的绝缘子应采取相对应的污秽老化程度量化分析工作，以确定针对不同区域、污秽源、绝缘子的更换周期。

①对于瓷绝缘子或合成绝缘子采用直流泄漏实验。在清水中浸泡 24 h 后，在 8 h 内测量直流泄漏电流，在直流倍运行相电压下，1 min的泄漏电流不大于10 μA。

②对于合成绝缘子和喷涂了RTV防污闪涂料的瓷绝缘子采用喷水分级法试验。对于重点部位进行带电检测试验，配备便携式带电喷水装置、憎水性图片拍摄装置、憎水性分析软件等硬件。

（3） 更换瓷瓶应集中在头年12月到次年2月，也就是说在冬季进行，虽然增加了劳动强度，但此时更换下的瓷瓶最为污秽，防治瓷瓶污闪事故效果就越好。而且根据武钢的生产特点，在此时间段进行架空线检修停电相对较为容易。

（4）根据武汉的气候特点，在冬春两季，特别是在春季(3～5月份)前对运行绝缘子进行一次针对瓷瓶污秽的年度性巡视；应在冬春两季期间特别关注天气变化，加大春季头几次降雨的夜间巡视频次，并同时期针对雾天在05～08时进行特殊巡视。

（5）对于高塔的防污闪应予以充分重视，要综合雷暴、风力等环境因素情况统筹考虑，适当增大其绝缘水平。

3.3风偏与弧垂短路事故

3.3.1武汉市风速和气温变化特征

分析中国地面国际交换站气候标准值年值数据集，以及平均最高、最低气温数据可以得到以下几点结论：

（1）武汉市最大风速出现在每年7月，在夏季短时强对流天气下，会出现强风，一般情况下是东南风。

（2）武汉市最高气温出现在每年7月，极端最高气温39.3 ℃；最低气温出现在每年1月，极端最低气温为- 18.1 ℃。

（3）武汉市年平均最高、最低气温也分别出现在每年7月和1月，分别为32.7 ℃和- 0.5 ℃。但随着全球气候变化，武汉市年平均最高、最低气温都有增大的趋势。

（4） 每年4月和10月最高和最低气温的差值（早晚气温变化）最大，分别为8.8 ℃和9.3 ℃；每年季节变换气温明显变化的月份出现在3～4月和10～11月。

3.3.2防治风偏与弧垂短路分析

武钢发生的3起风偏与弧垂短路事故都在5～7月份，对于防范风偏与弧垂短路的措施，首要的必须抓好巡视工作，真正做到巡视到位、巡视到点，在此基础上进行完善。

（1）由于夏季(6～8月)最高平均气温在30 ℃左右，特别是最高气温、最大风速均发生在 7 月份，所以在此期间，必须密切关注户外最高温度时期导线的弧垂变化和发生强对流天气时的导线摆动情况，增加此季节大风暴雨时的特殊巡视频次。

（2）在架空导线施工中，应当增加测定导线弧垂和对建筑物等接地体水平距离这个项目。分别在架线、更换绝缘子串施工完毕后，以及投运后首次度夏的7月、过冬时的 1 月，分别进行 1 次。通过数据比较掌握架空线路导线的安全运行情况。

（3）2008年架空线路上将大量瓷绝缘子串更换成合成绝缘子，但是由于线路设计时使用是瓷绝缘子，在遭遇大风时，合成绝缘子自身重量很轻，摆动幅度增大，可能发生导线对塔身安全距离不足，导致事故发生。为此，应在遇大风摆动严重的合成绝缘子上，安装防风重锤。

（4）通过对气温变化的分析，另外还必须注意接头发热隐患：①每年季节变换气温明显变化的月份3～4月和10～11月和最热的月份7月，结合线路负荷变化情况各安排一次架空线路接头测温工作。②增加夜间红外成像测温工作，安排在每年4月和10月，此时早晚温差大，接头接触不良等隐患比较容易发现。

3.4鸟害跳闸事故

随着人类对自然生态环境保护意识的加强，鸟类的繁衍数量逐渐增多，活动范围日趋扩大，给输电线路造成了极大危害。线路的防鸟害工作刻不容缓。

武钢从2006~2009年初，110 kV架空线路共发生鸟害跳闸故障3次，约占同期送电线路跳闸统计总次数的18%。

3.4.1防治鸟害分析

调查发现：春季鸟类开始在输电线路杆塔上筑巢产卵、孵化。多是喜鹊、乌鸦、八哥、斑鸠等鸟类。这些鸟口叼树枝、铁丝、柴草等物，在线路上空往返飞行，当铁丝等物落在横担与导线之间，会造成线路故障。刮风时，杆塔上的鸟巢被风吹散掉落在带电导线或悬瓶上，会造成短路接地故障。鸟类造成线路故障时气象条件大多是晴天、阴雨天，在雷暴日天气时很少发生。在冬季，由于鸟类的自然界栖息环境变坏，而导致电力线路杆塔落鸟的概率增加，再加之冬季雨水少，落在绝缘子表面的鸟粪不易被清洗掉，从而加大了鸟粪污闪的概率。

3.4.2防范鸟害事故措施的完善

当鸟在杆塔上的某一处栖息条件被破坏以后，它会在该杆塔的另一个位置或附近另一基杆塔上重新寻找栖息地并引发出鸟害故障。

（1）根据鸟类特性，在拆除电力线路杆塔上的鸟巢时，应注意分析该鸟巢所在的位置是否确已对线路安全运行构成威胁，而不应该盲目地见鸟巢就拆，在杆塔的翅膀上的必须拆除，其余的要区别对待。

（2） 在武钢鸟类活动频繁的区域有：二技校校区、自备电厂与冶金变之间线路走廊区域、白玉山公园区域。在这些区域集中采用超声波驱鸟装置，提高防范鸟害的效果。

（3）借鉴厦门供电局防鸟害小发明，装设简易鸟窝，将鸟类筑巢引到不重要的杆塔翅膀下塔身上。

4结束语

通过对目前武钢110 kV架空线现状所采取技术管理手段的分析，特别是针对架空线发生雷击事故、瓷瓶污闪事故、风偏和弧垂短路事故、鸟害事故的发生原因的分析，可以知道110 kV架空线管理是一个综合技术高、难度大的工作，需要综合当地的气候条件，系统地提出解决方案，随着近年来许多新的检测技术不断诞生，例如杆塔多参数联合在线监测系统、巡线机器人等高技术的逐步试验应用，预示着110 kV架空线技术管理工作将越来越有效、完善。