Краткий анализ факторов, влияющих на безопасность линий электропередачи.

Факторы, влияющие на безопасность линий электропередачи, обычно делятся на две категории: износ и старение, вызванные накоплением суточного времени, и внезапные отказы, вызванные внешними факторами. Эти два типа факторов могут вызывать срабатывание защитных устройств, прерывать электроснабжение и в серьезных случаях парализовать энергосистему. Среди них фактор накопления времени можно контролировать искусственно, что приводит к очень малой вероятности отказа, в то время как внешние погодные условия (включая удары молнии, тайфуны, лесные пожары, обледенение, загрязнение воздуха, температуру и влажность, атмосферное давление, повреждения от птиц и т. д.) обладают высокой степенью неконтролируемости, что приводит к высокой вероятности отказа и значительному ущербу.

1. Удары молнии

В сезон дождей часто случаются молнии, отличающиеся высокой непредсказуемостью. Большое количество линий электропередачи, проложенных на местности, характеризуется большим расстоянием и разницей высот опор, что делает уровень молниезащиты линий относительно низким и повышает вероятность поражения молнией. В условиях пересеченной местности много одноцепных линий, и отсутствует экранирование и шунтирующая защита параллельных линий, что увеличивает вероятность аварий, вызванных молнией. Срабатывание молнии составляет наибольшую долю повреждений линий электропередачи, и чем ниже уровень напряжения, тем выше вероятность отказа из-за молнии.

При разряде молнии в кучево-дождевом слое накапливается заряд, образуя мощное электростатическое высоковольтное электрическое поле, которое сталкивается и нейтрализуется с большим количеством отрицательных зарядов, переносимых землей, высвобождая высокую энергию, напряжение до миллионов вольт, ток до тысяч ампер, что приводит к высокому градиенту и амплитуде волны перенапряжения и вызывает срабатывание защиты от перенапряжения. Срабатывание защиты от перенапряжения — это кратковременный сбой, вероятность успешного повторного включения высока, и проводящий путь может быть восстановлен, но в серьезных случаях это может привести к обрыву линии, повреждению изолятора или проникновению в подстанцию ​​вдоль линии, а также к высокотемпературному плавлению проводов, угрожая разрушением изоляционной прочности силового оборудования.

Для снижения вероятности аварий, связанных с молнией, на линиях электропередачи необходимо предотвращать перекрытие, образование дуги, прямое попадание молнии и прерывание электроснабжения в линиях защиты. Необходимо принять следующие меры защиты: ① установитьмолниеотвод; ② Добавить соединительный заземляющий провод; ③ Снизить ударное сопротивление заземления опоры; ④ Не заземлять нейтральную точку напрямую; ⑤ Укрепить уровень изоляции линии; ⑥ Установить автоматическое повторное включение; 7 Установка трубчатых элементоваресто; ⑧ Использовать несимметричную изоляцию, двухконтурную сеть электропитания и другие методы.

2. Тайфун

При тайфунах, сопровождающихся сильным ветром и дождем, на линиях электропередачи могут происходить колебания проводов, отклонения от курса, обрывы линий, падение опор и другие аварии. С увеличением расчетной скорости ветра в энергосистеме на линии электропередачи вероятность обрыва линий и падения опор снижается, но вероятность аварий, вызванных сильным раскачиванием проводов, смещением ветром и повреждением плавающими предметами, высока.

При высокой скорости ветра амплитуда колебаний линии электропередачи велика, что уменьшает воздушный зазор между проводом и опорой, а также между фазами проводов. Распределение напряжения в воздушном зазоре неравномерно, в результате чего напряжение в зазоре снижается в разной степени, что приводит к неспособности выдерживать рабочие значения напряжения, пробою и разряду.

Если одновременно идёт гроза, дождь снижает сопротивление воздуха, проводник подвержен короткому замыканию, что увеличивает вероятность разряда. Этот процесс происходит с высокой частотой, повторяется длительное время, носит случайный характер и имеет большую амплитуду, что приводит к пробоям, пробоям, срабатываниям защиты и другим неисправностям. При этом частота срабатываний защиты после отключения линии низка, человеческий фактор незначителен, а время восстановления электроснабжения велико. Кроме того, это также приводит к механическим повреждениям изоляторов, фитингов, траверс и других опор, вспомогательных материалов и оборудования, что влечет за собой огромные экономические потери.

Для линий электропередачи с низкой скоростью ветра в большинстве случаев можно контролировать вибрацию путем установки антивибрационных устройств. При сильном ветре можно принять следующие меры: (1) добавить антивибрационный молоток и установить устройство для увеличения вертикальной несущей способности линии электропередачи и уменьшения амплитуды колебаний линии; (3) установить демпфирующий провод, защиту проводов, увеличить количество разъемных проводов, укрепить провод и обеспечить безопасное расстояние между проводом и опорой; (4) использовать подвесной режим V-образной гирлянды изоляторов для повышения устойчивости изоляторов к поперечному смещению под действием ветра и уменьшения угла отклонения гирлянды изоляторов от ветра; (5) при проектировании опоры и возведении линии электропередачи следует предусмотреть большое расстояние между проводами, переместить точку подвеса вниз или удлинить и расширить траверсу.

3. Горные пожары

Высокие температуры, антропогенный фактор и другие факторы, вызывающие лесные пожары, приводят к длительному сохранению в воздухе состояния высокой температуры и низкой влажности. В результате воздействия повышенной температуры воздуха, ионизации частиц, увеличения заряда, ускорения движения частиц и образования проводящих каналов на линии электропередачи, происходит перекрытие линии. Основной причиной перекрытия является температура 90°C, но также следует учитывать потери изоляции линии из-за высокотемпературного возгорания и разряд проводов в опору.

Для линий электропередачи в горной местности, учитывая топографию и экономические факторы, обычно устанавливают две или более линий с опорами. В случае горного пожара легко вызвать одновременное отключение и выход из строя нескольких линий на одном и том же участке линии электропередачи. Поскольку горный пожар легко распространяется в больших масштабах и длится долго, он производит много высокотемпературного дыма и тумана, а вероятность повторного включения линии низка. До тех пор, пока пожар не будет потушен, дым не рассеется, а температура воздуха и проводов не снизится, трудно предпринять какие-либо действия по искусственному восстановлению, поэтому электроснабжение линии будет прерываться на длительное время, и одновременно пострадает более одной линии, что поставит под угрозу безопасность работы энергосистемы.

Ввиду явления горных пожаров, следует начать с мер по предотвращению их возникновения, чтобы снизить вероятность возникновения таких пожаров: ① контролировать высоту, количество и тип деревьев у подножия горы; (2) разработать меры экстренного реагирования, обеспечив достаточную длину и ширину безопасных проходов; ③ обеспечить надежную и чувствительную систему защиты линий; ④ создать систему мониторинга в режиме реального времени и повысить эффективность мониторинга; ⑤ в зависимости от сезона, временного интервала и погодных условий усилить проверку линий для устранения скрытых опасностей.

4. Ледяная катастрофа

К ледовым катастрофам относятся ледяной дождь, иней, замерзание и накопление снега. Аномальные природные климатические условия, чередование жары и холода, приводят к обледенению линий электропередачи и изоляторов, увеличению нагрузки на линии и опоры, увеличению площади провисания проводов, нестабильной непрерывной вибрации проводов, их раскачиванию, серьезным обрывам, а также другим авариям. Если снег замерзнет, ​​тающая ледяная вода вызовет короткое замыкание изолятора и срабатывание защиты от обледенения.

Согласно статистике, образование ледяных пробоин более вероятно при сочетании ледяного загрязнения. Поэтому для предотвращения ледяных пробоин необходимо усилить очистку линий и изоляторных гирлянд от загрязнений для повышения чистоты; увеличить расстояние утечки для предотвращения замерзания снега из-за малого расстояния между изоляторами и изоляторами-зонтиками; использовать V-образную и перевернутую V-образную компоновку изоляторных гирлянд, а также увеличить расстояние между двойными гирляндами для повышения напряжения пробоя. В случае ледяных пробоин следует применять технологию таяния льда для ускорения скорости таяния ледяного покрытия или использовать усиленные межфазные разделители для увеличения межфазного расстояния проводов и уменьшения явлений пробоя и разряда, вызванных малым межфазным расстоянием проводов из-за больших колебаний и амплитуды колебаний проводов.

5. Другое

1) Степень загрязнения. Длинные участки линий электропередачи подвержены воздействию атмосферных загрязнителей, солености, дыма, пыли и т. д., что приводит к накоплению загрязнений на поверхности проводов. Из-за сильного электрического поля вокруг высоковольтной линии электропередачи легко возникает коронный разряд, в результате чего к загрязнениям прикрепляется большое количество заряженных частиц, что увеличивает проводимость заряженных частиц и способствует их быстрому разряду. Поэтому линии электропередачи следует своевременно очищать.

2) Температура. Высокая температура повышает температуру поверхности провода, затрудняя отвод тепла от исходной высоковольтной линии электропередачи, что приводит к плохому теплоотводу и, как следствие, к постоянному повышению температуры линии, увеличению дугового разряда, уменьшению безопасного расстояния между проводом и землей, а также объектами пересечения, что может привести к разряду и отключению линии. Поэтому расстояние между проводом и землей, а также фазой провода может быть соответствующим образом увеличено.

3) Влажность. С увеличением количества молекул воды, прикрепленных к поверхности провода, заряд вокруг провода поглощает электроны, образуя отрицательные ионы, ослабляя ионизирующую способность, увеличивая напряжение пробоя, усиливая локальное электрическое поле и легко вызывая коронный разряд, что приводит к потерям мощности и падению напряжения. Поэтому при выборе изоляционных материалов для проводов следует обращать внимание на гидрофобность и гидрофобную подвижность материалов.

4) Атмосферное давление. С увеличением высоты воздух постепенно разрежен, плотность уменьшается, а атмосферное давление снижается, в результате чего уменьшается напряжение пробоя между проводником и землей, фазой проводника и фазой, и пробой становится более вероятным. Поэтому на больших высотах следует уменьшать высоту прокладки кабеля.

5) Повреждения от птиц. Птицы любят брать сухие ветки в рот, чтобы строить гнезда на опоре. Если ветки расположены близко к линии электропередачи или падают на нее, легко может произойти короткое замыкание. Когда крупные птицы летают или играют друг с другом, они могут легко коснуться нескольких проводов, что приводит к короткому замыканию или замыканию на землю. Поэтому на линии или опоре можно разместить специальные знаки, чтобы отпугнуть птиц и заставить их держаться подальше от линии электропередачи.

Суровые климатические условия и другие факторы, влияющие на разрушительную силу линий электропередачи, приводят к отказу или повреждению передающих сооружений, вызывая отключения электроэнергии, потери при переключении линий, влияя на условия эксплуатации линий, пропускную способность и мощность линий, прерывая электроснабжение, что в конечном итоге приводит к отключению сети и огромным экономическим потерям. С точки зрения безопасности, в данной работе анализируются риски и причины возникновения угроз для линий электропередачи, вызванные ударами молнии, тайфунами, горными пожарами, обледенением, степенью загрязнения, температурой, влажностью, атмосферным давлением и повреждениями от птиц, а также меры предотвращения и контроля в различных условиях и при различных факторах, влияющих на линии электропередачи. Цель работы – усилить исследования механизмов, рациональное проектирование и научно обоснованные и эффективные меры предотвращения и контроля со стороны соответствующих энергосистем, ведомств и технических специалистов, чтобы обеспечить безопасную и надежную стабильную работу линий электропередачи.

Если у вас возникнут вопросы, вы можете связаться с нами следующими способами:

Email:jennifer@anhelec.com

Моб. (WhatsApp): 86 18157758231