【摘要】高海拔風(fēng)電場(chǎng)輸電線路運(yùn)行環(huán)境復(fù)雜多變，存在很多因素造成繼電保護(hù)動(dòng)作閘，針對(duì)故障情況進(jìn)行了初步探討，并提出相關(guān)的措施?！娟P(guān)鍵詞】風(fēng)力發(fā)電繼電保護(hù)輸電線路常見(jiàn)故障前言高海拔風(fēng)電場(chǎng)多位于山區(qū)，自然環(huán)境惡劣，氣候多變。每年輸電線路均要受到氣候環(huán)境和設(shè)備缺陷的影響。筆者結(jié)合某公司近四年，多個(gè)風(fēng)電場(chǎng)輸電線路的繼電保護(hù)動(dòng)作跳閘的統(tǒng)計(jì)分析，并提出相關(guān)的建議和措施，以提高高海拔風(fēng)電場(chǎng)的安全性，實(shí)現(xiàn)可靠、穩(wěn)定運(yùn)行。1.總體情況1.1數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)某公司2016年-2019年8月，設(shè)備異常情況統(tǒng)計(jì)如表1所示。2016年-2019年8月共發(fā)生314次異常事件，其中線路異常發(fā)生266次（包含故障跳閘170次和主動(dòng)停運(yùn)消缺96次），占統(tǒng)計(jì)總數(shù)314次的84.7%。由表2可知，220kV、110kV線路重合成功率為100%，均為雷電瞬時(shí)性故障。35kV線路因未安裝重合閘裝置，在243次異常事故中，有21次瞬時(shí)性故障，228次為永久性路故障。2.常見(jiàn)故障類(lèi)型2.1數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)根據(jù)輸電線路異常原因的分類(lèi)，常見(jiàn)的異常原因主要有8類(lèi)；1、雷擊；2、金具；3、覆冰；4、原因不明（無(wú)明顯故障點(diǎn)）；5、箱變；6、引流線；7、避雷器；8、電纜頭。以上8項(xiàng)常見(jiàn)故障類(lèi)型占線路異?？偞螖?shù)266次的79.7%。2.2雷擊雷電在放電的過(guò)程中，會(huì)產(chǎn)生各種效應(yīng)：1、電效應(yīng)。雷電放電時(shí)的大電流會(huì)將輸電線路的導(dǎo)線燒斷或設(shè)備絕緣擊穿；2、熱效應(yīng)。被雷擊的物體瞬間將產(chǎn)生大量熱；3、應(yīng)力效應(yīng)。由于雷電產(chǎn)生的熱效應(yīng)，來(lái)不及消散，使物體內(nèi)部的水分變成水蒸氣，產(chǎn)生爆炸力；4、電磁感應(yīng)。雷電通道周?chē)禺a(chǎn)生強(qiáng)大的磁場(chǎng)，使其附近的金屬產(chǎn)生感應(yīng)電流。根據(jù)異常情況數(shù)據(jù)，雷電對(duì)該公司輸電線路的影響主要體現(xiàn)在以下3點(diǎn)：1、避雷器擊穿，導(dǎo)致單相接地故障；2、雷電感應(yīng)電，造成單相或相間瞬時(shí)故障；3、絕緣子閃絡(luò)。如圖1和圖2所示。2.3金具該公司的220kV、110kV和35kV輸電線路均采用架空輸電線路，故使用了大量線夾、導(dǎo)線壓接管和螺栓等，金具的牢靠關(guān)系著導(dǎo)線或桿塔的安全，即使損壞一只，也可能造成線路故障。因此，金具的質(zhì)量、正確使用和安裝，對(duì)線路的安全送電有一定影響。金具缺陷對(duì)輸電線路的影響主要有：1、引流線脫落，在大風(fēng)影響下與相鄰導(dǎo)線發(fā)生短路；2、支柱絕緣子脫落，在大風(fēng)影響下與相鄰導(dǎo)線發(fā)生短路；3、線鼻子連接處斷裂或脫落，引起單相故障或者相間短路。如圖3-5所示。金具松動(dòng)、脫落或斷裂多發(fā)于：1、風(fēng)況較好的桿塔處，引流線或支柱絕緣子長(zhǎng)期受大風(fēng)影響而晃動(dòng)，導(dǎo)致引流線和線夾固定處受力不均勻或金屬疲勞斷裂；2、設(shè)備長(zhǎng)期在戶(hù)外運(yùn)行后出現(xiàn)老化現(xiàn)象；3、裝配工藝不合格或未緊固到位，引流線未進(jìn)行相應(yīng)的保護(hù)；4、高海拔風(fēng)電場(chǎng)在冬季線路覆冰嚴(yán)重時(shí)，會(huì)增加引流線的受力，破壞固定金具。2.4覆冰根據(jù)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析，輸電線路或桿塔覆冰主要受季節(jié)性、海拔高度和極端天氣的影響，每年10月至次年4月為高發(fā)期，尤其在入冬和倒春寒時(shí)覆冰發(fā)生的概率最高，受災(zāi)的輸電線路所處海拔均在2800m以上。覆冰故障次數(shù)可占全年故障總數(shù)的15%以上。輸電線路受覆冰影響主要有三種情況：1、覆冰使桿塔引流線與塔身接地；2、桿塔被積雪壓倒、導(dǎo)線因覆冰斷裂；3、積雪壓倒樹(shù)枝，落到輸電線路上，引起相間故障。如圖6-8所示。2.5原因不明引起該類(lèi)型異常情況的因素很多，如雷電、導(dǎo)線附近的樹(shù)枝與導(dǎo)線間距離不足、在極端大風(fēng)情況下導(dǎo)線間發(fā)生擺動(dòng)，發(fā)生放電等，故障發(fā)生后不容易找到故障點(diǎn)。2.6箱變?nèi)毕菰擃?lèi)型異常情況主要發(fā)生在：1、箱變?cè)O(shè)計(jì)缺陷，箱變內(nèi)熔管套密封性不佳，受潮后容易使熔管套絕緣降低，從而導(dǎo)致絕緣擊穿；2、箱變內(nèi)插拔式避雷器存在安裝順序錯(cuò)誤的現(xiàn)象，導(dǎo)致箱變內(nèi)避雷器容易發(fā)生擊穿的情況。2.7引流線斷線該類(lèi)型異常情況基本為引流線斷線，由于引流線和線夾固定處長(zhǎng)期在大風(fēng)作用下，受力不均勻，發(fā)生金屬疲勞而斷裂，斷裂后脫落的引流線容易發(fā)生擺動(dòng)，與相鄰的導(dǎo)線發(fā)生相間短路。如圖9所示。2.8避雷器該類(lèi)型異常情況多出現(xiàn)在運(yùn)行條件惡劣和運(yùn)行時(shí)間較長(zhǎng)的場(chǎng)站，故障發(fā)生后，無(wú)明顯故障點(diǎn)，避雷器外觀無(wú)明顯損壞特征，將避雷器拆下，進(jìn)行泄漏電流測(cè)試后，才能發(fā)現(xiàn)老化的避雷器。如圖10所示。2.9電纜頭該類(lèi)型異常常見(jiàn)的情況有：1、長(zhǎng)期戶(hù)外運(yùn)行后，出現(xiàn)老化，絕緣降低而擊穿；2、電纜頭制作工藝不佳，導(dǎo)致內(nèi)部擊穿；3、電纜井大量積水，電纜受潮，引起絕緣降低，發(fā)生擊穿現(xiàn)象。如圖11-13所示。3.如何降低常見(jiàn)故障對(duì)輸電線路的影響3.1防雷優(yōu)化措施3.1.1合理選擇輸電線路路徑，避開(kāi)山區(qū)風(fēng)口及順風(fēng)的河谷和峽谷等、土壤電阻率變化大的區(qū)域和地下含有金屬性礦產(chǎn)的區(qū)域等。3.1.2輸電線路使用雙避雷線，導(dǎo)線既可以受避雷線的屏蔽作用，又可以降低雷電繞擊率。3.1.3在雷擊頻繁發(fā)生的區(qū)域，將架空輸電線路改換成埋地電纜，不僅可降低雷電對(duì)輸電線路的影響，還能減少大風(fēng)、冰雪等對(duì)線路的影響。3.1.4適當(dāng)增加絕緣子片數(shù)，提高線路的耐雷水平。絕緣子越長(zhǎng)、片數(shù)越多，其絕緣能力也越強(qiáng)。3.1.5由于雷電桿塔時(shí)，桿塔的塔頂電位與桿塔周?chē)耐寥雷杩孤室约皸U塔的接地阻抗密切相關(guān)，接地電阻值越大，耐雷水平越低，所以降低雷電事故的最有效的方法是降低桿塔的接地阻抗值。3.2金具缺陷、引流線斷線優(yōu)化措施3.2.1在升壓站定檢期間或配合電網(wǎng)停電期間，登塔開(kāi)展專(zhuān)項(xiàng)檢查工作。3.2.2嚴(yán)格按照行業(yè)要求或所屬發(fā)電公司檢修維護(hù)管理導(dǎo)則要求，按時(shí)按量開(kāi)展定期巡查工作，根據(jù)天氣預(yù)報(bào)情況，在極端天氣來(lái)臨前增加特別巡查。3.2.3根據(jù)設(shè)備異常臺(tái)帳，定期更換老化或有缺陷的固定金具或引流線3.2.4針對(duì)風(fēng)況較好的區(qū)域選用高強(qiáng)度的固定金具和引流線3.3覆冰防控措施3.3.1充分考慮重冰區(qū)輸電線路各種不利因素，進(jìn)行差異化設(shè)計(jì)，提高線路和桿塔的抗冰能力。同時(shí)也要考慮風(fēng)向與線路走向的關(guān)系，盡量使風(fēng)向與導(dǎo)線軸線基本平行，減少單位時(shí)間與單位面積內(nèi)輸送到導(dǎo)線上的水滴及霧粒。3.3.2選擇合適的導(dǎo)線。導(dǎo)線的剛度和直徑與覆冰息息相關(guān)，導(dǎo)線的剛度越低，直徑越細(xì)，越容易產(chǎn)生覆冰。3.3.3增強(qiáng)桿塔的強(qiáng)度，減少耐張長(zhǎng)度，提高導(dǎo)線的最大張力，同時(shí)也可以在部分舞動(dòng)嚴(yán)重的導(dǎo)線上安裝防舞動(dòng)裝置等。3.3.4做好輸電線路的運(yùn)行維護(hù)工作，提高線路抗覆冰能力。覆冰季節(jié)來(lái)臨之前組織對(duì)重冰區(qū)線路進(jìn)行特巡，及時(shí)消除線路上的缺陷，緊固重冰區(qū)段線路固定金具，補(bǔ)齊備品備件。3.3.5在覆冰嚴(yán)重的區(qū)域，將架空線路更換為使用埋地電纜，亦可減少覆冰對(duì)輸電線路的影響。對(duì)于新建線路，可在設(shè)計(jì)時(shí)考慮覆冰問(wèn)題，選用埋地電纜的方案。3.3.6做好運(yùn)行維護(hù)、事故數(shù)據(jù)搜集和分析工作，這些事故數(shù)據(jù)的積累、分析和挖掘，可以為下一步的抗冰工作提供第一手的資料，也可以為線路覆冰的系統(tǒng)研究提供依據(jù)。3.4故障原因不明的防控措施3.4.1全面搜集每次的故障信息，建立異常事件臺(tái)帳。3.4.2邀請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)院或有關(guān)專(zhuān)業(yè)人員分析可能導(dǎo)致該類(lèi)型故障的原因，制定相應(yīng)的措施。3.5箱變?nèi)毕輧?yōu)化措施3.5.1嚴(yán)格按照設(shè)備廠家說(shuō)明書(shū)或安裝調(diào)試手冊(cè)等，全過(guò)程做好設(shè)備安裝和調(diào)試工作。3.5.2把好設(shè)備驗(yàn)收質(zhì)量關(guān)，盡早發(fā)現(xiàn)設(shè)備缺陷和隱患。3.6避雷器防控措施3.6.1定期開(kāi)展設(shè)備預(yù)防性試驗(yàn)，更換參數(shù)不合格的避雷器。3.6.2建立設(shè)備臺(tái)帳，定期更換老化或有缺陷的避雷器。3.6.3重點(diǎn)關(guān)注運(yùn)行環(huán)境惡劣的區(qū)域，縮短更換的周期，增加增加專(zhuān)項(xiàng)巡視的次數(shù)。3.7電纜頭優(yōu)化措施3.7.1現(xiàn)場(chǎng)人員定期對(duì)電纜開(kāi)展紅外測(cè)溫，對(duì)于運(yùn)行時(shí)間較長(zhǎng)的電纜，需增加紅外測(cè)溫次數(shù)或及時(shí)更換電纜。3.7.2嚴(yán)格按照相關(guān)規(guī)程規(guī)范制做電纜頭。3.7.3做好電纜井防水措施，可以采用架設(shè)電纜架等方式。3.7.4鋪設(shè)電纜時(shí)，盡量使用完整的電