高壓輸電線路狀態(tài)檢修技術(shù)淺析

王允彬 郇保宏 徐云峰 葉 勇 訾紅亮（國網(wǎng)阜陽供電公司，安徽 阜陽236017）

1 高壓輸電線路運維過程中的常見問題

1.1 自然因素

目前，高壓輸電線路基本上都采用架空運行的方式，即由桿塔、導(dǎo)線、地線等組成，并且由于數(shù)量和規(guī)模較大，絕大多數(shù)都在室外運行，因此長期會受到自然因素的影響。一方面，架空輸電線路遍布山區(qū)、高原、丘陵、平原、灘涂等多種地形地區(qū)，長期暴露在外受到雨雪風(fēng)霜霧等天氣的影響，桿塔、導(dǎo)線等設(shè)備長期被腐蝕，逐漸老化變形。另一方面，經(jīng)常發(fā)生的臺風(fēng)、洪澇、地震和山體滑坡等自然災(zāi)害會對輸電線路造成破壞，導(dǎo)致大面積的停電。比如東部地區(qū)經(jīng)常發(fā)生的臺風(fēng)，西南地區(qū)偶發(fā)的地震和山體滑坡，高原地區(qū)常出現(xiàn)的大風(fēng)天氣等。

1.2 人為因素

架空輸電線路連接發(fā)電廠、變電站到負荷中心，因此不可避免的會經(jīng)過人口密集區(qū)域，隨著城鎮(zhèn)化進程的不斷推進，人為因素在輸電線路的運行中占比日益增加。近十年來，國內(nèi)各個城市已經(jīng)進入了大開發(fā)階段，樓房的數(shù)量、人民活動的頻率都在快速增加，也就導(dǎo)致輸電線路受到外力破壞的概率越來越大，經(jīng)常出現(xiàn)施工車輛觸碰導(dǎo)線致使線路跳閘，居民在線路附近垂釣或放風(fēng)箏導(dǎo)致風(fēng)箏線纏繞導(dǎo)線致使人身安全和設(shè)備受到損害。這些事件在線路運維過程中發(fā)生的頻率越來越高，是輸電線路運維過程中的重要部分。

1.3 架空線路短路故障

短路也是架空輸電線路出現(xiàn)故障的常見形式之一，短路瞬間會產(chǎn)生高壓，對人身和設(shè)備造成危害。短路主要分為單相接地短路、相間短路和三相短路，主要原因就是相與地或相與相之間形成電力通道，構(gòu)成回路。主要包括施工時機械車輛與線路距離小于安全距離，綠植或樹木生長于導(dǎo)線小于安全距離，風(fēng)箏或釣魚線纏繞在導(dǎo)線并與地面或其他相連接，大風(fēng)天氣線路出現(xiàn)舞動導(dǎo)致相間小于安全距離，覆冰時由于附著物脫落導(dǎo)致導(dǎo)線跳躍與其他相或架空地線小于安全距離。在電力系統(tǒng)運行中，架空線路短路故障是最為常見的一種故障形式，需要人員定期開展巡視，特定時段需要反復(fù)巡視。

1.4 電纜線路短路故障

隨著電力技術(shù)的不斷發(fā)展，電纜線路的使用頻率在不斷增加，根本原因在于降低外力破壞概率、城區(qū)用地日益緊張、人口密集度快速增加等。電纜線路通常采用直埋、頂管、隧道等形式在地下進行敷設(shè)。一般情況下，由于輸電電纜埋設(shè)于地下，因此遭受外力破壞的概率較低，常見的是挖掘機施工挖斷電纜。但是電纜線路長期處于潮濕腐蝕的環(huán)境，對制造工藝要求較高。電纜線路在接頭處出現(xiàn)故障的概率較高，接頭兩段電纜的連接部分，如果制作工藝不成熟，會導(dǎo)致水汽進入，使得導(dǎo)線與絕緣層之間形成短路通道，出現(xiàn)短路，造成絕緣層發(fā)熱燃燒等事故的發(fā)生。

2 高壓輸電狀態(tài)檢修

2.1 高壓輸電線路的狀態(tài)檢修概述

高壓輸電檢修已經(jīng)有幾十年的歷史，指的是針對輸電線路進行定期的檢修或事故后檢修，保障線路處于可靠的運行狀態(tài)，是輸電線路安全穩(wěn)定運行最為關(guān)鍵的部分。每年春季和秋季是高壓輸電線路檢修的重要時間段，也是為了更好的應(yīng)對迎峰度夏和迎峰度冬等重要時段。隨著通信和電力技術(shù)的不斷進步，狀態(tài)檢修逐漸發(fā)展為新型的檢修方式。高壓輸電狀態(tài)檢修是指在通信、在線監(jiān)測等智能化設(shè)備的基礎(chǔ)上，準(zhǔn)確把握輸電線路的運行狀態(tài)，對于監(jiān)測出的隱患或故障信息快速反應(yīng)，及時消除線路存在的缺陷和隱患，確保輸電線路安全穩(wěn)定的運行。此外，輸電線路狀態(tài)檢修不斷的收集設(shè)備運行的數(shù)據(jù)，分析處理設(shè)備可能出現(xiàn)的問題，預(yù)防發(fā)生危及線路安全運行的事故發(fā)生。狀態(tài)檢修在開始興起時，主要是針對設(shè)備進行狀態(tài)檢測和故障診斷。近年來，隨著電力技術(shù)和通信技術(shù)的不斷發(fā)展和進步，發(fā)電廠、變電站和輸電線路也逐步開始使用狀態(tài)檢修的技術(shù)，通過不斷收集各類電力設(shè)備的參數(shù)和運行信息，掌握電力設(shè)備的運行水平，進而對電力設(shè)備的運行狀態(tài)進行分析和判斷，從而預(yù)測設(shè)備可能出現(xiàn)的異常點。架空輸電線路由于技術(shù)原因，檔距一般在300 米到500 米之間，而地級市的架空輸電線路往往在2000 公里以上，桿塔往往在一萬基左右，相較于日益減少的人力資源，傳統(tǒng)的檢修已經(jīng)難以滿足要求，借助信息科技進行狀態(tài)檢修，可以有效的掌握電力設(shè)備運行的狀態(tài)，形成監(jiān)測和運行相輔相成的運維模式，并且緩解了日益凸顯的人力資源不足的情況，提高了電力設(shè)備的運行可靠性和安全性，確保電力用戶的生產(chǎn)生活水平。

2.2 狀態(tài)檢修基本原理

高壓輸電線路狀態(tài)檢修的基礎(chǔ)是利用紅外診斷技術(shù)對設(shè)備進行監(jiān)測，進而判斷電力設(shè)備運行的狀態(tài)和趨勢。紅外診斷技術(shù)的原理就是所有物體在溫度上都具備自身的特征，并且都高于絕對零度，發(fā)出不可見的紅外線，其溫度和輻射能量會影響紅外線的輻射強度。在高壓電力線路中，導(dǎo)線傳輸?shù)哪芰艽?，并且由于各個部位的狀態(tài)不同，因此能量的分布也各不相同，散發(fā)出的輻射能量也在表現(xiàn)出不同的強度。架空輸電線路多運行于室外，受到環(huán)境的影響較大，導(dǎo)線本體在濕氣、腐蝕性物質(zhì)的影響下，會出現(xiàn)一定程度的損傷，導(dǎo)致電力傳輸能力降低，出現(xiàn)以下的問題：一方面是導(dǎo)線本體受到腐蝕，導(dǎo)電截面積降低，電阻增加，在相同電壓等級的基礎(chǔ)上，發(fā)熱效應(yīng)明顯提升，紅外輻射能量增強。另一方面，電纜部分的絕緣層、屏蔽層老化，改變了導(dǎo)體部分的電場的分布，各部分輻射能力出現(xiàn)顯著的不同。因此，針對上述的情況，可以采用紅外成像儀進行檢測，對于發(fā)熱明顯的部分進行分析，預(yù)測隱患發(fā)展的趨勢，進而指導(dǎo)高壓輸電線路的檢修和維護，提升線路的運維水平。

3 高壓輸電線路狀態(tài)檢修方法

3.1 表溫檢測法

高壓輸電線路在運行過程中，導(dǎo)線的表層有著一定的溫度，因此可以采用紅外成像儀對導(dǎo)線的表面溫度進行檢測和收集，并且與規(guī)定的溫度對照表進行對比，了解導(dǎo)線的運行狀況。此種方法便于操作，僅需要紅外成像儀對壓接點或者導(dǎo)線特定區(qū)域進行檢測即可發(fā)現(xiàn)是否存在問題，但是該方法僅適用于高負荷線路，當(dāng)線路的負荷較低時，表面發(fā)熱顯著性降低，檢測難度較大。

3.2 對比溫差法

由于輸電線路數(shù)量和規(guī)模較大，因此可以對相同型號、相似運行環(huán)境和負荷電壓電流的類似設(shè)備的相同監(jiān)測點進行對比檢測，并且對溫度較高的點的溫度上升斜率進行比較。該方法適用于電流致熱性設(shè)備，并且由于待檢測電力線路處于相同的環(huán)境和類似的運行裝填，因此可不考慮環(huán)境對檢測結(jié)果的影響。

3.3 熱圖譜法

通過紅熱成像設(shè)備可以對某部分電力線路進行檢測，得到熱成像圖譜，通過對比該圖譜與正常運行的電力線路的圖譜可以判斷該段電力線路是否存在運行故障。該方法相比于上述的表溫檢測法和對比溫差法，能夠更加精確的判斷該段電力線路的運行狀態(tài)，常用于電壓致熱型設(shè)備。

4 結(jié)論

目前，國家已經(jīng)進入十四五發(fā)展期，各行各業(yè)都在迅速的發(fā)展，人民對電力供應(yīng)的可靠性要求更高，因此作為連接區(qū)域與區(qū)域之間的輸電線路，特別是特高壓和超高壓輸電線路，傳統(tǒng)的檢修導(dǎo)致的停電問題日益突出，直接影響人民的生產(chǎn)生活水平，因此必須與時俱進，采用新的方法和技術(shù)，解決傳統(tǒng)的停電檢修的問題，降低輸電線路運維難度，提高線路運維精度，進而保障電力安全可靠的供應(yīng)。