架空线路解决方案.docx
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架空线路解决方案
架空线路问题的解决方案
一、方案背景说明
1.1、方案设计背景
电网设备检修是电网企业运行的重要工作之一，是电力生产管理工作的重要组成部分，对提高设备健康水平，保证电网安全、可靠供电发挥了重要作用。
电网架空线路设备检修采用定期巡视和故障检修相结合的模式。
定期巡视模式建立在以往设备运行统计规律基础之上，在多年的生产实践中有效地保障了电网的安全运行，避免了许多设备事故的发生。
从20世界60、70年代沿用至今的检修模式是定期检修（TBM）这是一种以时间为基准的检修方式，其针对不同设备的事先确定的检修间隔周期，检修内容，检修工作量，定期在停电状态下对设备进行绝缘性能的检查性试验，在防止设备故障事故以及保证电力可靠性上起到了重要的作用，但是存在维修频繁、维修不足、维修过剩、盲目维修的问题。
电网设备的规模迅速壮大，供电的连续性和可靠性的要求不断提高，需要维护的电力设备不断增多，电网的设备检修工作面临着严峻挑战，传统的检测方法不能满足和适应电网发展的需要，在这样的情况下，状态检修机制应运而生。
状态检修（CBM）根据状态检测和诊断技术提供设备状态信息，综合采用先进的技术手段对设备的状态的健康和故障发展趋势给出一个评估来判断设备的异常，预测设备的近期可能发生的故障，在设备发生故障前检修，根据设备的状态制定检修和维护策略，提高设备的利用率，降低维修成本，提高检测水平，使电网运行更加可靠、安全、经济。
1.2、方案设计原因
国网正全力推进和建设以“带电检测”为主的状态检修体系，通过强化带电检测项目的实施，及时准确的评价设备状态，做到“应修必修”，防止出现“过修、失修”。
通过对架空线路实行红外热成像、超声波局放检测，对架空线路的主要部件：
导线和避雷线（架空地线）、杆塔、绝缘子、金具、杆塔基础、拉线和接地装置等进行故障排查，对架空线路存在的隐患做到防患于未然，减少跳闸停电次数，提升电网安全运行可靠性。
二、方案总体规划
2.1、架空线路设备功能结构
2.1.1、导线
导线是用来传导电流、输送电能的元件。
架空裸导线一般每相一根，同时为了减少电晕损失和电晕干扰而采用相分裂导线，即每相采用两根及以上的导线。
采用分裂导线能输送较大的电能，而且电能损耗少，有较好的防振性能。
导线在运行中经常受各种自然条件的考验，必须具有导电性能好、机械强度高、质量轻、价格低、耐腐蚀性强等特性。
由于我国铝的资源比铜丰富，加之铝和铜的价格差别较大，故几乎都采用钢芯铝绞线。
每根导线在每一个档距内只准有一个接头，在跨越公路、河流、铁路、重要建筑、电力线和通信线等处，导线和避雷线均不得有接头。
2.1.2、避雷线
避雷线一般也采用钢芯铝绞线，且不与杆塔绝缘而是直接架设在杆塔顶部，并通过杆塔或接地引下线与接地装置连接。
避雷线的作用是减少雷击导线的机会，提高耐雷水平，减少雷击跳闸次数，保证线路安全送电。
2.1.3、杆塔
杆塔是电杆和铁塔的总称。
杆塔的用途是支持导线和避雷线，以使导线之间、导线与避雷线、导线与地面及交叉跨越物之间保持一定的安全距离。
2.1.4、绝缘子
绝缘子是一种隔电产品，一般是用电工陶瓷制成的，又叫瓷瓶。
另外还有钢化玻璃制作玻璃绝缘子和用硅橡胶制作的合成绝缘子。
绝缘子的用途是使导线之间以及导线和大地之间绝缘，保证线路具有可靠的电气绝缘强度，并用来固定导线，承受导线的垂直荷重和水平荷重。
2.1.5、金具
金具在架空电力线路中，主要用于支持、固定和接续导线及绝缘子连接成串，亦用于保护导线和绝缘子。
按金具的主要性能和用途，可分以下几类：
2.1.5.1、线夹类：
线夹是用来握住导、地线的金具
2.1.5.2、联结金具类：
联结金具主要用于将悬式绝缘子组装成串，并将绝缘子串连接、悬挂在杆塔横担上。
2.1.5.3、接续金具类：
接续金具用于接续各种导线、避雷线的端头。
2.1.5.4、保护金具类：
保护金具分为机械和电气两类。
机械类保护金具是为防止导、地线因振动而造成断股，电气类保护金具是为防止绝缘子因电压分布严重不均匀而过早损坏。
机械类有防振锤、预绞丝护线条、重锤等；电气类金具有均压环、屏蔽环等。
2.1.6、杆塔基础
架空电力线路杆塔的地下装置统称为基础。
基础用于稳定杆塔，使杆塔不致因承受垂直荷载、水平荷载、事故断线张力和外力作用而上拔、下沉或倾倒。
2.1.7、拉线
拉线用来平衡作用于杆塔的横向荷载和导线张力、可减少杆塔材料的消耗量，降低线路造价。
2.1.8、接地装置
架空地线在导线的上方，它将通过每基杆塔的接地线或接地体与大地相连，当雷击地线时可迅速地将雷电流向大地中扩散，因此，输电线路的接地装置主要是泄导雷电流，降低杆塔顶电位，保护线路绝缘不致击穿闪络。
它与地线密切配合对导线起到了屏蔽作用。
接地体和接地线总称为接地装置。
2.2、架空线路设备常出现的问题
2.2.1单相接地故障
单相接地故障多发生在潮湿、多雨天气，是由于树障、配电线路上绝缘子单相击穿、导线接头处过负荷烧断或氧化腐蚀脱落、单相断线等诸多因素引起的。
2.2.2短路故障原因
A、外力破坏
外力破坏是线路事故的多发因素，外力破化事故占到线路事故的40%-50%
B、雷击
空旷地带的绝缘线易被雷击而造成断线故障，从事故现场看，断线故障点大多发生在绝缘支持点500mm以内，或者在耐张和支出搭接处。
C、鸟害
鸟落到线路上、筑巢造成的相间短路，多发生在线路的T接杆、转角杆、隔离开关安装处，因为这些部位联络线密集，相间距离虽然能满足安全距离30cm的要求，但是安全距离裕量不够，鸟类在下落或起飞时翅膀展开，很容易发生相间短路，而且联络线密集也是鸟类筑巢的良好场所，筑巢的树枝、铁丝等，往往会引起相间短路。
D、线路、设备本身原因
导线弧垂过大，遇刮大风导线摆动，易造成短路。
另外线路、设备运行时间较长，绝缘性能下降，也会造成短路故障的发生。
2.2.3断路故障原因
A、外力破坏
车辆撞断电杆、超高车挂断导线、树木等异物砸断导线等造成断路。
B、线路、设备本身原因
导线接头处接触不良或过负荷烧断跌落式熔断器，某些地区的配电变压器都是采用跌落式熔断器作保护，有时由于负荷电流大或接触不良，而烧毁触头；也有制造质量的问题，操作人员拉合不当用力过猛，而造成跌落式熔断器瓷体折断。
2.3、架空线路设备故障分类
序号
设备类型
故障类型
判断标准
1
变压器类
变压器内部铁芯震动较大
变压器内部铁芯部件松动或脱落
2
隔离开关
隔离开关动静触头接触不良/腐蚀
隔离开关动静触头接触不良/腐蚀导致产生局部放电
导线线鼻紧固螺丝腐蚀
导线引下线断路器接头腐蚀放电
3
跌落式熔断器
跌落保险下口腐蚀以及跌落保险动静触头接触不良
跌落保险下口腐蚀产生局部放电
4
导线类
导线本体
导线绝缘皮老化或破损
导线对近距离低电位放电
导线相间接触
导线相间间距过近
树障、异物等外部因素
树枝（干）或树杈与接触导线
树枝或树杈与导线间距过近导致放电
5
杆塔类
巡视发现电线杆纵向裂纹
电杆浇筑工艺
6
绝缘子类
绝缘子表面污秽、破损、结露爬电
绝缘子表面存在导电通道产生爬电
绝缘子内部裂纹、破损爬电
绝缘子内部产生裂纹形成导电通道局部放电
巡视发现绝缘子破损
绝缘子受外力破损
巡视发现绝缘子倾斜
绝缘子受力不均导致倾斜
巡视发现绝缘子脱落
绝缘子受外力脱落
导线固定绑扎线散股
导线固定帮扎线散股搭接至横担产生接地一次导线对绑扎线放电
7
横担、金具、拉线类
T型线夹与导线相间接触
T型线夹与导线相间间距过近导致放电
导线与金具相间接触
导线引下线与金具间距过近
并钩线夹松动
并钩线夹松动导致放电
导线与横担接触
导线与横担接触进行放电
巡视发现横担倾斜
导线受力不均金具变形
8
防雷和接地装置
避雷器表面污秽/损坏
避雷器表面污秽绝缘距离不够导致放电
2.4、架空线路设备故障典型案例
A、跌落式熔断器类
跌落式熔断器下口腐蚀以及跌落式式熔断器动静触头接触不良，存在间隙导致有局放发生。
B、隔离开关类
隔离开关动静触头腐蚀，有间隙存在局部放电现象
C、金具类
引下线与金具距离过近，或者是并钩线夹松动等引起的局部放电
D、避雷器类
避雷器内部损坏，造成击穿，引起跳闸
E、导线类
导线与树枝距离过近、导线间距离过近、导线绝缘皮破损或者腐蚀等引起的局部放电
F、绝缘子类
绝缘子破损、污秽引起的绝缘距离不够造成的击穿爬电等局放现象
三、解决方案（超声波检测仪）
3.1设备简介
简介：
INNDS产生波设备是世界上第一款用于电力领域的专业超声波检测诊断设备，设备科徒步或乘车（车速≤30KM/h）可检测到电力设备因局部放电产生的超声波信号准确的诊断出缺陷的位置。
NDS•U2是世界上第一台专门用于配电领域的超声波检测设备，可在20mph的速度下检测。
通过分析配电设备因故障放电而产生的超声波，确定配电设备的故障和位置。
通过超声波接收器检测异常超声波信号，将其显示在LED显示屏上，并存储到设备中。
产品优势：
比起已有的检测方法节省费用；专门用于诊断配网电力设备；确保作业者安全，
提高检查效率；对缺陷设备定为、判断缺陷类型缺陷。
技术优势：
抗电磁干扰能力强；便于实现放电定位；适用范围广泛。
技术缺点：
对设备内部缺陷不敏感；受机械振动干扰较大；进行放电类型模式识别难度大以及范围小等。
特点：
超声波收集故障信号，可增强放大超声波信号：
超声波具有方向性和直线型，可准确定位缺陷设备的位置；并且不受市区内背景噪声的干扰影响。
应用：
随着超声波局部放电检测技术研究的逐渐深入，在世界全国各地得到了推广。
目前，GIS、变压器、开关柜、架空线路、等均有成熟的检测装置，在全国各地积累了大量的设备检测经验。
3.2技术原理
超声波传感器原理：
超声波传感器是将生源在北侧物体表面产生的机械振动转换为电信号，它的输出电压时表面位移波和他的响应函数的卷积。
理想的传感器应该能同时测量样品表面位移或速度的纵向和横向分量。
在整个频谱范围内（0~100MHZ或更大）能将机械线性振动转变为电信号，并具有足够的灵敏度探测很小的位移。
超声波传感器分为接触式和非接触式，原理相同。
接触式传感器非接触式传感器
超声波局部放电检测原理：
电力设备内部产生局部放电信号的时候，会产生冲击的振动和声波。
局部放电前放电点的周围电场应力、介质应力、粒子力处于相对平衡状态，局部放电是一种快速的电荷释放或移动的过程，这将导致电场应力、介质应力、粒子力失去原来的平衡状态而出现震荡变化过程，机械应力与粒子力快速震荡，导致放电点周围介质振动现象，从而产生信号。
3.3设备的组成
3.4设备的参数
超声波传感器
开放式超声波传感器
灵敏度57dB
频率：
40.1Hz（共振频率）
超声波检测范围
0-140dB
声波获取精度:
1dB±0.25dB
超声波传感器参数
频率范围：
20-150Hz
超声波传感器：
0-140dB
频率单位/声波单位:
1Hz/1dB
输出
外插音频输出（8Ω扬声器）
存储接口
存储功能：
SD卡存储WAV录音
文件存储时间：
最大30秒
接口：
RS232（9600bps-8-N-1）
显示界面和指示器
显示：
条形波状图
显示内容：
频率，分贝灵敏度
指示图标：
静音、报警、电池电量
报警通知
电池电量低，SD卡存储不足，按键提示音，当测得的分贝大于设定的报警值时报警
尺寸
200W*190L*70H（mm）
重量
主机：
1.35Kg
听筒:
0.27Kg
工作环境
工作温度：
（-10±2）℃—（55±2）℃，湿度（0-70%RH无冷凝），存储温度-25℃—65℃，湿度（0-70%无冷凝）
电源
输入:
DC16V—18V
电池容量4*2cell（4400mAh）
最大功率：
5.2W
电池工作时间：
大于20小时
诊断软件
诊断程序与算法影响因素包括：
设备发出频率，超声波分贝值，目标距离，温度和湿度。
（适用于20kv-27kv）
温湿度传感器
通过温度计和湿度计同时获取检测环境温度和湿度，并将数据导入Diaqnosis程序进行分析
超声波信号接收最大距离
超声波信号接收距离≤30米
3.5检测流程
3.6仪器使用方法
3.6.1基本使用方法
A、基本设置
强烈推荐使用默认设置。
默认是指是已经设置好的最佳工作状态。
B、测量规范设置
原始设置不显示频率、音量、灵敏度和工作模式的变化，可在设置11更改（见16页）。
C、录音
在主面板长按（save）键不少于2秒。
用键选择yes或no，按键重新录。
或者不按任何键，录音并保存，默认录音时长10秒。
录音完成时，会显示“年月日时分秒.WAV”格式文件，询问是否保存。
用键选择yes或no，按键保存到SD卡中。
保存录音的时候，会显示录音文件名和保存进度。
保存完成时，设备会发出“嘟嘟嘟”的声音。
保存一个10秒的文件大约需要90秒时间。
保存的录音文件的数量和最近保存的文件名会显示在显示屏的底部。
如果重启设备，文件数量会被初始化（内存卡上的文件不会删除）。
3.5.2波形分析
A、Aspecturnanalyzer（声波分析软件），点击此按钮直接打开声波分析软件。
点击file（文件）——fileopen（打开文件）来添加录音文件。
B、.Addfile添加文件点击图标添加杆塔铭牌、全貌、故障设备特写照片和录音文件，然后点击next进入basicinformation（基本信息）界面。
C、basicinformation（基本信息）在此界面输入故障信息，分别是故障所在相（从小号杆塔看向大号杆塔，从左至右分别为A相、B相、C相）、故障编号、杆塔编号、日期和作业人员，输入完毕后点击next进入inspectiondata（检测数据）界面。
D、nspectiondata（检查数据）在此界面添加录音分贝数、检测距离、温度和湿度，其中分贝数是根据上一界面添加的录音文件自动填写的，其他数据需要手动填写。
设备带有温湿度传感器，温湿度会实时显示在屏幕上。
填写完成后点击next进入kindsofequipment（设备类型）界面。
E、kindsofequipment（设备类型）在此界面选择故障设备的类型，然后点击next进入selectconditions
F、selectconditionsofequipment（设备状况）在此界面选择设备的异常状况及其程度，然后点击next进入Diagnosisresult（诊断结果）界面。
G、Diagnosisresult（诊断结果）此界面为诊断结果界面，诊断结果共有三种分别为绿（正常）、黄caution（警告）、红fault（故障）。
点击save保存。
H、在功能选择页面，选择SDSmanager（管理）进入管理界面。
可在此界面新建任务、打开任务、保存任务、返回功能选择界面、退出程序；在此界面可以直接添加录音文件、添加温湿度等检查数据、选择故障设备类型和设备状况，点击diagnosisresult查看结果，点击spectionanalyzer查看波形图。
四、解决方案（红外热成像检测）
4.1电气设备故障类型
A、变压器类
变压器强油循环为打开，漏磁引起的本体发热，漏磁引起的螺栓发热，变压器套管，变压器冷却器，散热器和变压器本体的连接阀门，储油柜油低，储油柜隔膜脱落储油柜阀门关闭等
B、电压互感器
电容单元介质损耗偏大引起的局部或整体温度异常，电容单元缺油引起的温度异常，电磁单元匝间短路引起的温度异常，保险管接触不良、断落、熔断，一次或接地线不良引起的温度异常。
C、断路器设备
外部接线端子或线夹与导线连接不良，内部接头或连件接触电阻过大，灭弧室内动静触头中间接触锄头不良引起的发热故障，油断断路器少油，断路器内部互感器故障引起的发热，均压电容器介质损耗引起的温度异常，操动机构或端子箱电气元件故障。
D、隔离开关
隔离开关导电锄头接触不良，隔离开关接引线连接不良，隔离开关的出线座’砖头拐臂接触不良，隔离开关支撑磁柱污秽、受潮。
E、电抗器设备
进出线头接触不良，线圈匝间短路引起的线圈局部或者整体温度异常，
F、电容器设备
外连接、内连接接触不良引起的温度异常，熔断器接触不良，内部击穿，放电引起的温度异常，封闭不严，内部受潮，电网谐波导致电容器内部元件损坏引起的温度异常，内部介质损耗较大引起的温度异常。
G、避雷器
避雷器内部受潮、泄漏电流增大，避雷器存在裂纹，阀片劣化引起的局部温度异常
H、电力电缆
外部线夹松动，氧化接触不良，受潮，劣化或气隙引起的电缆头整体发热，内部局部放电引起的伞裙或散尾局部区域过热，内部性能引起的根部或者整体发热。
接地线接触不良，场强不均匀引起的局部发热。
I、变电站绝缘子
绝缘子表面污秽，局部放电，绝缘子破损横向或者纵向裂纹局部缺陷。
J、输电线路类
输电线路耐张线夹，接续管，修补管，并沟线夹，跳线线夹，T型线夹，设备线夹由于氧化引起的腐蚀造成接触不良引起的发热，输电线路导致断股，松股引起的发热，输电线路绝缘子表面污秽，严重局部放电，输电线路绝缘子的破损，横向或纵向裂纹引起的温度异常，绝缘子绝缘下降引起的温度异常。
4.2故障类型缺陷
A、电流制热缺陷
电气设备内部或外部金属部件的连接、金属部件与金属部件的连接头或者线夹等载流部分接触不良，电流流过时引起的设备异常发热而所判定的缺陷。
B、电压制热缺陷
变压器、电抗器、消弧线圈、互感器、并联电容器、耦合电容器、高压套管、避雷器、电缆头等电力设备内部及表面绝缘性缺陷，正常运行电压作用下引起的设备发热所判定的缺陷。
4.3设备简介
T620是一款灵巧、创新、高品质的专业级手持式红外热像仪.最具有高像素的红外图像，和一系列卓越的新特征。
红外热像仪为专业热像师提供了高达 307,200 像素（640 × 480）的红外图像和优异的热灵敏度，使温度测量更加精确。
且内置500万像素的可见光数码相机，使您同时获取清晰的可见光图像和热图像，高效创建报告。
使用舒适、操作灵活、符合人体工程学设计原理。
这些都是T620的出众之处。
T620的可旋转镜头以及一系列可更换镜头，可以120°旋转，但保持触摸屏一直在您的正前方，拍摄高过头顶或者低至地面的热图像不再是一个劳累的工作。
从任何角度拍摄都十分轻松、简单。
FLIRT620能通过Wi-Fi与iPad,iPhone,iPodTouch无线连接，使您在办公室和现场的工作变得更轻松。
不需要再带笔记本电脑、连接电缆、SD卡等等。
通过FLIRViewerapp软件.可将图像从热像仪导出，添加方框区域和可移动的测温点，调整图像，生成综合报告。
并即时将重要信息在现场或通过e-mail与决策人员分享。
技术特点：
红外技术的高级发展应用是红外自动目标识别技术，系统通过与可见光组成的多功能传感器，配用多功能目标捕捉处理器，以及信息处理技术，对目标实现高速、自动、可靠地探测、识别、测距、定位、跟踪以及故障判断。
技术优势及应用：
手持式、便携式红外热成像仪在电力设备的带电检测已经广泛运用，具有使用灵活、使用效率高、诊断实时的优点、是目前常规巡检普测和精确测温的主要使用仪器。
红外热成像仪主要使用于无人值守的变电站‘重点设备的连续检测、以及红外热成像可见光视频监控为主。
智能系统为辅，具有自动巡检、自动预警、远程控制、远程监测以及报警灯功能。
4.4技术原理
A、红外热成像原理：
红外辐射是指电磁频谱中比微波波长短，比可见光光波长（0~70μm<λ<1000μm）的电磁波，自然界一切温度高于零度（-273.16K）的物体，都会不停的辐射出红外线，辐射出的红外线具有温度特征信息，这是红外探测技术的理论依据和客观基础。
B、工作原理：
电力设备运行状态的红外检测，实质上会是指对设备（目标）发出的红外辐射进行探测以及显示处理的过程，设备发射的红外辐射经大气传输功率降低有检测光接收并聚焦在红外探测仪器上，并把目标的红外辐射信号功率转换为便于直接处理的电信号，经过放大器处理，以数字或二维图的形式显示目标设备表面温度值或温度场分布
C、设备的组成：
D、设备的参数：
4.5检测方法
打开热像仪电源在插入已充电电池或连接交流电源后，按D。
D亮绿色，大约在10秒之后，显示启动屏幕。
注意在打开热像仪电源之后，热像仪需要大约30秒的启动和预热时间，以便保持鲜明、清晰和实时的图像。
在打开热像仪电源三分钟之后，温度测量准确度就能达到指标要求。
插入存储卡将盖子向上拉并旋转，如图1-4中所示。
2.将闪存卡插入到插槽中，卡的连接端指向热像仪，且带有MB大小的标签朝着热像仪背面。
3.在热像仪显示屏上找到闪存卡已插入的信息。
4.关闭盖子。
对焦取下镜头盖，将镜头指向目标，并用手指旋转镜头直到图像对焦
设置温度水平和跨度按图1-6中所示的G，自动设置热像仪的温度水平和跨度。
2.如有需要，再按一次G，正确地调整图像比例。
设置红外线融合混和水平－带融合功能的Ti45、Ti50、Ti551.按住G不放，直到显示屏上出现红外线融合混和水平对话框。
2.继续按住G，同时使用图1-7中所示的鼠标控制器，将对话框中的红外线融合混和水平条滑动到所需的设置值。
3.点击“触发”按钮保留设置
捕获图像点击“触发”按钮一次（如图1-8中所示），以暂停实时图像.2.检查图像和热像仪设置.3.按住“触发”按钮两秒钟，以捕获（保存）图像。
图像文件名会出现在显示屏的左上角，表示图像已保存到存储卡中。
红外检测的基本要求：
一般环境要求：
当被检测设备带电运行时，赢避开视线中的封闭遮挡物，如门和盖板等；环境温度不低于5摄氏度相对湿度不大于85%，天气以阴天多云为主，夜间画面质量为佳；不应在雷雨天气进行测量。
检测风俗不大于5M/s户外晴天要避免阳光直射或反射进入摄像头，在室内或晚上应该关灯检测。
精准检测要修：
风速不大于0.5m/s；设备通电不下于6小时；最好在24小时以上，宜在阴天或者夜间晴天日落2小时后。
被检测设备周围赢具有均衡的背景辐射，应避免附近热辐射源的干扰，某些设备被检测时应该避开人体的辐射，避开强电磁场，防止影响电磁场影响仪器工作。
飞机巡检：
禁止夜航巡检，禁止在变电站或发电厂等上方飞行，飞行与线路的斜上方并保证足够的安全距离，巡航速度50~60km/h。
设备检测方法:
1.先用红外热像仪远距离对被测设备所有部位进行全面扫描，对电缆终端头进行成像并记录图片号
2.发现异常再有针对性的近距离对异常部位进行精准检测。
2.4检测标准
检测国标
判断方法：
相对温差判断法
4.6检测案例（常见故障报告分析及文字说明）
4.7检测标准
（1）《供电企业安全风险辨识防范手册》
（2）《供电企业安全风险评估规范》
（3）《国家电网公司标准化作业指导意见书》
（4）《电力安全工作规程》（电力线路部分）
（5）《配电网运行规程》
4.8安全注意事项
排序号
辨识
升级会员 