范靖周佳幸张一玮
国网山西省电力公司检修分公司030032
摘要：输电线路因地域跨度大，所处环境恶劣，使其成为受雷电、覆冰、大风、鸟害、污秽等自然因素影响最为严重的设备，自然灾害导致线路故障的机理研究对于提高线路灾害防治技术以及安全运行具有重要的意义。本文总结了各类自然灾害导致输电线路故障机理研究现状和进展，为防治各类自然灾害对输电线路基础性技术研究工作提供一定的参考。
关键词：输电线路；灾害机理；在线监测；自然灾害
0引言
随着全球气候的变化，极端恶劣的灾害对电力系统的影响更加频繁。据统计，由全球气候变化以及极端天气带来的电力系统经济损失在过去的40年里平均上升了10倍。架空输电线路作为电力系统中最庞大的组成部分，是连接不同地区的发电站、变电站、负荷点并进行电能输送的关键设备。由于架空输电线路架设在空中，经常经过气候极端、环境恶劣的区域，使其成为受大风、雷电、覆冰等灾害影响最为严重的设备。2011～2013年间，国家电网公司所属线路故障跳闸主要原因主要有：雷击占42。57%、风偏占4。51%、冰害占7。99%、污闪占0。42%、鸟害占10。36%等。如何防止因线路故障导致的电网事故特别是大面积停电事故，依然是线路运维工作的重中之重。因此，研究和分析输电线路的危害，总结国内外应对各类自然灾害的防治措施，归纳当前输电线路灾害监测预警技术，了解近几年来灾害防治的基础性研究工作进展，有利于保证输电线路的正常运行，对提高电力系统可靠性和安全性至关重要。
1输电线路雷击灾害
输电线路的雷击闪络是由雷云放电造成的雷电过电压经过线路杆塔构建放电通道，导致线路的绝缘被击穿。雷击主要是通过构建一个放电泄流的通道，从而使大地的感应电荷与雷云中的异种电荷中和。因此，输电线路的抗雷击水平与其接地装置的完好性有直接的关系。
1.1雷击故障机理研究进展
（1）雷电屏蔽试验输电线路遭受雷害时频繁发生雷电屏蔽失效引起的跳闸，特别在山区雷电屏蔽失效引起的线路跳闸问题显得更为突出，因此研究输电线路雷电机理与屏蔽措施具有重要的意义。
（2）雷击故障类型识别准确辨识输电线路雷电过电压类型对改进防雷设计具有十分重要的意义。直击雷是造成输电线路故障跳闸的主要原因，对输电线路的绕击和反击故障进行快速智能识别，评价输电线路的耐雷性能，找出线路防雷的薄弱环节非常重要。
1.2防雷发展趋势
（1）雷电观测技术的迅速发展，使得人们对雷电的现象、活动规律、特征参数等方面有了更深入的了解未来雷电观测技术的趋势是为了揭示雷电机理和为雷电预警提供基础数据，需进一步提高对弱信号的检测能力、测量精度、时空分辨率等。
（2）近年来对于雷电起始，雷电先导梯级发展，雷电连接过程的认识和理解仍然有限，迫切需要开展参数观测、机理分析和理论建模等工作。
（3）雷电和实验室长间隙放电中高能射线和逃逸电子的观测改变了人们对传统雷电放电机理的认识，有待深入研究高能射线与逃逸电子的机理及其在雷电形成与发展中的作用。高能射线的观测与机理、高能射线对雷电的影响等问题目前还有待更为深入的研究和探讨。
2污秽
绝缘子上污秽物在雾、露、毛毛雨等潮湿天气下导电性增大致使泄露电流增大，产生局部电弧，可在较低电压作用下发展成为闪络，称为污秽闪络。由污秽引起的绝缘闪络事故目前在电网总事故中已占第二位，仅次于雷害事故，污闪事故所造成的损失是雷击事故损失的10倍。污闪多点跳闸几率高，重合成功率小，且其因区域性强，容易发展成电网大面积停电事故，严重威胁电网安全稳定运行。
随着复合绝缘子制造工艺的日趋成熟，对复合绝缘子的研究方向相应地由工程性逐渐转向机理性，包括复合绝缘子的沿面染污放电机理、交直流污秽闪络特性等。迄今为止，对上述特性和机理的研究已取得了一定的进步，积累了较丰富的经验。
3覆冰
3.1故障分类和危害
覆冰使输电线路的荷重增加、绝缘性能降低，容易造成多种事故：
（1）绝缘子覆冰闪络事故———绝缘子串覆冰导致空气隙击穿的冰闪；
（2）覆冰导线舞动事故，会导致断线或倒塔事故。
（3）其它事故，如：过负载事故（断线）、不均匀覆冰或不同期脱冰事故（倒塔、交叉跨越放电）。
3.2研究进展
（1）基于人工气候室的试验研究。基于人工气候室的研究主要集中在影响覆冰的气象参数、覆冰生长机理、覆冰生长预测模型、覆冰绝缘性能以及融冰技术等方面。
（2）基于自然环境覆冰试验站与在线监测技术的试验研究。人工模拟环境下的覆冰形态与自然环境下的实际情况存在一定差异，建立自然环境覆冰试验站并开展输电线路覆冰机理、冰闪特性、覆冰监测及预警技术、防冰除冰新技术等研究对保障电网安全具有重要作用。
（3）覆冰预测模型研究。覆冰生长预测模型的研究成果较多，大体分为分析研究性模型、简单数字模型以及超级计算机模型。
4大风
4.1故障分类和危害
大风对于输电线路的影响，一方面在于强风作用下，不均匀覆冰或不同期脱冰的导线、地线会发生覆冰导线舞动，可能会导致断线或倒塔事故；另一方面在于在风力作用下，输电线路导线-铁塔或导线-导线之间的空气间隙距离减小，当此间隙距离的电气强度不能忍受系统最高运行电压时便可能会发生击穿放电，即风偏闪络事故。
4.2研究进展
风偏会导致闪络、跳闸或线路停运，特别是500kV及以上电压等级的线路，一旦发生风偏闪络事故，将对电力系统的安全运行造成很大影响。除电气破坏外，风偏还会造成绝缘子串、金具、铁塔、横担等机械破坏，甚至会造成输电线路铁塔的倒塔。
（1）风偏静态特性。静态特性往往不考虑风、覆冰、舞动、振动等动态载荷对风偏的瞬时影响，主要进行基本达到静态平衡时风偏状态。
（2）风偏动态特性。动态特性则是考虑动态载荷的影响，更符合线路实际运行情况，但由于难以实时获得线路气象参数等动态数据，大多还是进行理论上的分析。
结束语
输电线路是电力系统中最为庞大的组成设备，其架设在空中经常经过气候极端、环境恶劣的区域，使其成为受大风、雷电、覆冰、地质等灾害影响最为严重的设备，输电线路一旦发生故障将直接影响电力系统安全稳定运行，给国民经济带来重大损失。本文期望能够通过总结各类自然灾害防治的基础性技术研究工作，为广大献身电力系统行业的学者及工作人员等提供一些方向性的参考。
参考文献
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[2]杨庆，司马文霞，冯杰，等。云广特高压直流输电线路雷电屏蔽性能研究[J]。高电压技术，2008。
[3]肖东坡。500kV输电线路风偏故障分析及对策[J]，电网技术，2009。