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高压直流输电线路故障特性分析

发表时间：2020/12/18 来源：《基层建设》2020年第24期作者：张国庆

[导读] 摘要：在电力工业发展初期，由于直流输电技术大量问题没有得到解决，交流发电技术被广泛挖掘，在地位上遥遥领先直流。

        国网辽宁省电力有限公司阜新供电公司辽宁阜新 123000
        摘要：在电力工业发展初期，由于直流输电技术大量问题没有得到解决，交流发电技术被广泛挖掘，在地位上遥遥领先直流。无论是发电技术还是输电技术，与直流相比，交流都具有明显的优势。随着电子器件性能以及控制技术的逐步提高，克服了直流输电技术中出现的一些难题。与交流输电技术相比，高压直流输电技术主要有三个优点：（1）在远距离输电投资花费大大低于交流输电技术，并且，稳定性也比较高。（2）高压直流输电采用的是电力电子器件来控制换流器，反应速度快，容易对系统进行控制。（3）直流输电系统可以不考虑频率不同步问题，实现不同组网、不同地区之间的相互输送。
        关键词：高压直流输电；输电线路；故障类型；线路保护
        引言
        高压输电线路能够有效地增加输电效率，降低输电成本，在整个输电期间，无论是外界因素还是气候因素，都有可能影响到输电线路，导致大面积的停电现象发生。只有充分了解故障的发生原因，才能得出最好的解决方案，因此，有必要对高压输电线路故障分析以及防范措施进行分析。
        1高压直流输电基本原理
        整个直流输电网络主要由整流侧和逆变侧还有直流线路组成，输电系统主要包括换流站和输电线路。输电系统中的接线方式主要有单极、双极和同极三种形式。
        2高压输电线路的故障分析
        2.1雷击故障
        通常情况下，输电线路的雷击故障更多会出现在山区的输电线路上，因为输电线路的雷击故障会受到当地落雷密度的直接影响，因此需要根据地域不同找出落雷次数最多的月份，这样才能更好地保护输电线路。输电线路受到雷击的概率与线路所在的地理位置有着直接关系。某地区雷电故障的发生地形统计：①平原4次占40%；②丘陵1次占20%；③山区5次占50%。但是在判断是否会出现雷击时，不能单纯地将线路杆塔的高低作为雷击的评判依据。雷击故障的发生地点比较分散，据不完全统计，在输电线路的雷击故障中，山顶、山坡的故障数量能够占据雷击故障总数的65%。一般而言，因为输电线路会受到断路器的保护，所以在遇到雷击故障时，修复成功率相对较高。在所有与输电线路有关的故障统计中，雷击故障排在所有故障的第9位，因为输电线路的安装位置比较分散，无论是山区还是田野，都有输电线路的存在，大部分的雷击故障就发生在山区以及田野中。山区的雷电比较高发，而空旷的平原在出现雷电时，输电线路通常会有吸引雷电的作用。此外，因为土壤问题，输电线路的防雷效果差也是导致雷击故障的主要原因之一。
        2.2鸟害故障
        输电线路的鸟害故障与季节关系比较大，而且这种故障在发生时会有一定的突发性。对于输电线路而言，在鸟类的筑巢期十分容易发生线路故障问题，对于大多数鸟类而言，春季与夏季是繁殖期，在这一时间段，鸟类相对比较容易成群出现，从而为输电线路的鸟害故障留下隐患。据有关调查，在天气正常情况下，鸟害故障大多数会发生在早晨2：00～5：00这个时间段，因为这两个时间段空气中的水分相对比较大，因为湿度的影响，鸟类的巢穴容易受潮变重。在遇到强降雨以及大风天气，便很容易影响到输电线路。鸟类的排泄物通常会散落在输电线路附近，但也有一部分排泄物会粘在输电线路之上，这样也会影响到输电线路的正常工作。
        2.3外力影响
        对于超高压输电线路而言，外力破坏一直是故障产生的主要原因，通常情况下，外力破坏一般在春季比较高发，因为在外力破坏的各种类型里，其中风吹异物的影响最大，据不完全统计，在所有的外力破坏类型中，风吹异物产生的跳闸占70%，吊车触碰产生的跳闸占据15%，其他因素产生的跳闸占据15%。春天因为其季节原因，大风天气相对会多一些，而且无论是春游还是施工都有可能带来杂物，因此，刮风天气的异物影响以及施工期间的吊车碰线现象容易产生。外力影响线路的故障修复成功率相对比较低，一旦外力对线路造成了破坏，特别容易导致输电线路停止运行。对于输电线路而言，异物导致的线路跳闸大多是因为保护区以外的杂物，如塑料、导电绳索受风的影响挂在导线上造成的，而吊车导致的线路跳闸大多是受流动吊车的影响。

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        3输电线路故障查找
        3.1故障分析和故障查找同时进行
        通常情况下，500kV输电线路都不在中心市区，相关人员从起始地到目的地花费的时间较长，所以接收到故障通知的时候，必须尽快组织相关人员来分析故障，并且要求距离故障地点最近的人员立即去现场查找故障，达到现场以后，首先，要参考调度给出的故障信息，有方向的查找关键的线路区域；其次，是参考线路故障的天气状况，仔细判断导致故障出现的原因，从而把查找范围缩短。
        3.2全面掌握故障分析的情况
        在查找故障之前，故障查找人员必须对故障的线路情况有充分的了解，从而保证及时地查找出故障点，然后，采取修复的措施。
        3.3确保数据的准确性
        对于500kV输电线路故障的查找而言，数据的准确性是极为关键的。在500kV输电线路故障跳闸以后，故障查找人员应参考行波测距数据、保护动作数据、在线监测数据、雷电定位系统数据等，从而确保数据的准确性。
        4高压输电线路的故障预防措施
        4.1绝缘子
        绝缘子在输电线路中占据重要位置，目前，输电线路的需求逐渐增大，绝缘子也应发挥出作用。复合绝缘子的出现刚好可以实现。它的抗污闪性能非常好，可以减少线路的维护难度，可以推动电网的稳定发展。并且，复合绝缘子可以把铁架以及线路的重量有效地降低，因为在超高压输电线路的发展过程中，其关键部分就是复合绝缘子，有些发达国家的工程已经采用了复合绝缘子。我国企业意识到复合绝缘子的实际价值，也开始应用。在此过程中，需要按照具体的实际情况来选择。由于我国输电线路涉及到的领域较多，所以要依据当地的天气、污染状况等，对绝缘子进行科学的选择和设计。
        4.2量测
        通过新时期的信息技术来量测现场。新时期的信息技术不仅把线路巡视的工作效率有效地提高了，还加强了其效果，在信息技术升级以前，进行实地测量时，都是采用望远镜、经纬仪等，但是，在科技快速发展的现代社会中，RTK量测方式完美地取代了他们，直接把各类障碍物带来的影响降到最低，应用该技术可以完成自动化测量，测量的精准度会更高，速度会更快，并且利用数字模型这个工具，在对数据进行处理的时候更加简单。
        4.3在线监测
        在线监测指的是利用各个探测仪器对输电线路的漏电、温度等进行监测，在设备的借助之下，把其转变成图像与数据，从而使更加直观地展示出输电线路的各个故障，明确故障点的难度就会降低。并且，能够更有效地监测故障多发点，同时，把评价完成好，为了把故障率降低，还需要把故障应急方案提前制定好，从而大大提高处理效率。利用在线监测可以更直接有效地找出故障点，防止超高压危害到检修人员的安全，可以确保线路的安全运行，也为工作人员的人身安全提供有效的保障。
        结语
        随着时代的进步，电力已经成为每家每户最不可缺少的能源，电力能够为公民日常生活以及社会发展带来非常重要的影响。
        因此要让所有的公民都树立起电力的保护意识，让所有人了解到保护输电线路的重要性，相信随着更多人关注输电线路的故障与防范，我国对于输电线路的保护一定会越来越好。
        参考文献：
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        ［2］庄祎，李小鹏，滕予非，等．一种高压直流输电系统接地极线路保护新方法［J］．电力自动化设备，2019，39（09）：74－79．
        ［3］张艺迪．高压直流输电母线差动保护PSCAD仿真［J］．中国科技信息，2019（15）：91－93．