输电线路典型故障录波图的分析

输电线路典型故障录波图的分析

杨波,，杨素萍

（云南电网有限责任公司大理供电局，云南  大理，671000）

摘要：输电线路长期运行于野外自然环境，面临着雷击、鸟害、绝缘子污闪、外力破坏、山火及冰灾等考验。输电线路故障后能否及时找到故障点及故障原因能有效避免故障的升级及再次发生。本文通过对几种输电线路常见的典型故障的录波图进行研究，对故障期间整个过程的电压、电流的变化进行分析，找出一定规律总结，为下步及时查找输电线路故障点及原因提供重要参考。

关键词：输电线路；典型录播；分析；

1　雷击故障录波分析

输电线路故障中雷击是较常见的典型故障，110 kV以上输电线路雷击在故障类型中占到50%以上，雷击故障的重合闸成功率较高在70~80%左右。一般雷击故障分为绕击和反击，绕击雷击故障大多为单相故障，反击为单相、两相和三相故障也较为常见。雷电绕击时，雷绕过架空避雷线击于导线，雷电具有较高电压往往超过线路绝缘水平，单相绝缘子串闪络，造成线路跳闸，造成单相接地故障。单相绝缘子串闪络前期伴随着较大幅值的雷电流，过后幅值快速下降，故障单相的电压出现变化，之后稳定的雷电流在波形图上呈现较为稳定和整齐的正炫波。单相雷击后线路保护切除故障，重合闸动作后，大幅值雷电流消失，故线路一般可重合成功。图1为某220 kV线路一起故障波形图。图中可知IB相电流增大，UB相电压降低，出现了3I0零序电流及3U0零序电压，IB电流增大与UB电压降低为同一相别，3I0零序电流相位与IB相电流同向，3U0零序电压与UB相电压反向。由此基本可以断定为单相接地故障。分析录波后安排线路运维人员现场核实故障，结论为该线路N54塔B相绝缘子雷击闪络痕迹，与故障测距相符确定为故障点。

图1　单相雷击接地故障典型波形图

反击故障一般雷击于杆塔顶部和架空避雷线，雷电流经杆塔引线接入大地，幅值较大的雷电流在杆塔上产生较高电压，导线与塔身电位差大于线路绝缘水平即可发生跳闸，故障有可能单相、两相或三相，与单相闪络相似，波形图前期电压波动，后期正炫波整齐稳定。图2为某110 kV线路一起故障波形图，从图可看出，IA和IB两相电流增大，UA和UB两相电压降低，出现了3I0零序电流及3U0零序电压，电流增大和电压降低都为相同的两个相别，参考雷雨天气，基本可以判断为A、B相雷击故障。后经线路运维人员现场核实故障，结论为该线路N71塔A、B相绝缘子雷击闪络痕迹，与故障测距相符，确定为故障点。

图2　两相雷击接地故障典型波形图

2鸟害故障录波分析

随着生态恢复和动物保护意识的提高，近年来鸟害造成线路故障的次数明显增加。大型鸟类在杆塔绝缘子上方活动，鸟粪排泄与绝缘子高压端通道空气间隙一旦击穿，将造成闪络，同时产生较大接地电流，线路电压降反生线路跳闸。因鸟粪导电性好，鸟害接地电流大电压迅速下降且幅值大，波形图上看波形后续稳定类似直线，线路跳闸动作后，绝缘子能恢复绝缘子，基本能重合成功。图3为某110 kV输电线路一起鸟害导致线路跳闸故障的波形图。图中IC电流增大，UC电压下降，出现3I0零序电流及3U0零序电压，IC电流增大与UC电压降低为同一相别，3I0零序电流相位与IC相电流同向，3U0零序电压与UC相电压反向。结合故障发生时间为凌晨06:12分，正值候鸟栖息杆塔习惯时间，同时故障电流较大为22 kA，线路重合闸成功，波形图故障后续波形稳定类似直线基本可以断定为鸟害造成单相接地故障。后经运维人员现场核实该线路N12塔C相绝缘子有鸟粪及绝缘子串闪络痕迹，杆塔位置与保护测距基本一致，确定了故障点。

图3　鸟害接地故障典型波形图

3其它故障录波分析

输电线路故障类型多且复杂。山火造成烟火短路、林木过高造成放电跳闸、线路通道下方施工作业大型机械碰撞线路造成故障等。每一种故障在波形图上的反映都有不同。如图4山火导致烟火短路故障，由于输电线路下方发生山火，空气中的导电颗粒增加，空气绝缘不断下降，当超过线路绝缘强度后即发生线路跳闸，故障有可能是单相、也可能是多相。由于故障空气间隙一般较大，较金属接地短路电流和电压下降都小，空气击穿后在波形图上也是稳定整齐的后续波，因山火燃烧有一定的持续性，不会马上恢复稳定的空气绝缘间隙，导致线路重合闸和强送一般很难成功。如图5线路下方林木超高后与导线的距离不足发生短路，极易造成单相接地故障引起线路跳闸，由于林木存在一定电阻，此类故障较金属性接地短路电流和电压降低要小，考虑树枝风吹摇摆变化等原因，绝缘击穿后工频持续电流不稳定，在波形图上看波形不齐整，此故障的重合成功率也不稳定，与具体现场环境有关。线路通道下方的大型机械施工造成的线路故障比较复杂，考虑到故障点位置、环境、大型机械的材质构造等因素，有可能是单相接地故障，也可能是两相短路接地故障，一般大型机械如吊车均有接地工作习惯，大多数为金属性接地居多且故障后大型机械不可能及时消失，重合闸成功的可能性不大，该故障线路电压降幅为20~80%,故障电流2~20 kA之。

  图4　山火烟火短路故障典型波形图

 图5林木造成短路故障典型波形图

4  结束语

通过对输电线路运行汇总常见的几种典型故障波形图进行分析和对比，通过波形图从故障发生前后整个过程的电气量变化来对输电线路可能的故障类型进行判断，从中摸索出规律和经验，结合其它技术手段和运行经验相互佐证分析故障原因、故障类型。有效的为输电线路故障点的锁定提供技术支持，为运行部门及时排除故障，快速恢复供电提供重要依据。

参考文献

［1］周江波。输电线路故障分析及故障点查找，《江西电力》-2017年。

［2］岳科宇，袁鹏等。输电线路故障录波与定位技术研究，《数字通信世界》2021年。

［3］贾雷亮，输电线路故障点及故障类型的判断，《山西电力》2008年。

［4］李鼎盛，根据故障录波图的波形寻找线路故障点，《电力系统保护与控制》1988年。