架空输电线路故障诊断及故障点定位

架空输电线路故障诊断及故障点定位

摘要：电网的整体输电线路对于整个电力系统的正常工作是至关重要的，它的

正常工作与否直接影响到整个供电系统的安全性和稳定性。架空输电线路的运行

和维护管理受到多种因素、多个方面的影响，因此需要加强输电线路运行维护及

管理。同时如何及时、准确的对电力系统架空输电线路中故障的位置进行确定，

最大限度的提高恢复供电的效率，降低电力企业以及电网用户的损失。

关键词：架空输电线路；故障；诊断

引言

架空输电线路作为电网的重要环节，具有点多、面广、线长等特点，长期暴

露在野外，极易遭受各种外力的损害。因而，危及到整个架空输电线路的安全隐

患时有发生，部分线路甚至存在着极大的安全不确定性。例如一些来自偶然的虫

鸟危害、雷电的击打、冰雹等，这些自然因素都会对整个供电线路带来极大的危

害和威胁，并且这样的意外灾害的破坏力是极大的。故障发生后，由于线长面广，采用以往凭经验，分段、逐段、逐基杆塔检查等传统方法进行排查，费时费力，

停电范围大、时间长，很难快速、准确的查清，隔离故障区段。同时，由于大多

线路处在山坡、沟壑之上，故查找过程中人身安全风险系数增大。

1.输电线路故障分析原因

1.1短路故障的原因

产生短路故障的基本原因是不同电位的导体之间的绝缘击穿或者相互短接而

形成的。三相线路短路一般有如下原因：倒杆造成的三相接地短路、线路带地线

合闸、线路运行时间较长绝缘性能下降、受外力破坏等。两相短路故障的原因是：线弧垂大，遇到刮大风导线摆动，两根线相碰或绞线形成短路；外力作用，如杂

物搭在两根线上造成短路；受雷击形成短路，绝缘击穿，电路中不同电位的导体

间是相互绝缘的。

1.2断路故障的原因

断路为最常见的故障，其最基本的表现形式是回路不通。在某些情况下，断

路还会引起过电压，断路点产生的电弧还可能导致电气火灾和爆炸事故。断路点

电弧故障：电路断线，尤其是那些似断非断的点，在断开瞬间往往会产生电弧，

或者在断路点产生高温，电力线路中的电弧和高温可能会酿成火灾；三相电路中，如果发生一相断路故障，一则可能使三相电路不对称，各相电压发生变化，使其

中的相电压升高，造成事故；二来会使电动机因缺相运行而被烧毁。三相电路中，如果零线（中性线）断路，则单相负荷影响性更大。线路断路一般有如下原因：

架空输电线路的一相导线因故断开；导线接头接触不良或烧断；外力作用造成一

相断线；配电低压侧一相保险丝熔断等。

1.3线路接地故障原因

线路接地一般有如下原因：导线接头处氧化腐蚀脱落，导线断开落地；外力

破坏造成导线断开落地；线路附近的树枝等碰及导线。如在线路附近伐树到在线

路上，线跨越道路时汽车碰断等；电气元件绝缘能力下降，对附近物体放电。

1.4自然灾害引起的故障

（1）雷电危害。雷电的危害是引起电力危害的主要原因之一，雷电造成的输电线路故障情况时有发生，一般情况下的故障表现方式是变电跳闸，特别是在一

些地形极其复杂的地区，雷电天气比较多，输电线路遭受到雷电的损失更为巨大，遭遇雷电的次数更加频繁，雷电产生的故障率也格外的多。

（2）覆冰对于整个输电线路的影响。在覆冰比较严重的情况下，输电的线路和一些供电设备往往会由于受不起压力的影响，会导致线杆倾斜、导线抖动、断

线等以至于引起较大的事故，对整个输电线路的安全运行造成极大的威胁。

（3）风力破坏。北方地区造成风偏放电的主要强风类型包括两种，其中一种是季节性强风，在我国北方地区春季与秋季存在较强的季风现象，假设在季风季

节发生剧烈的温度变化，会强化风力，使得风偏放电的情况出现

1.5人为因素引起的故障

（1）认为的无意识的会对整个输电线路起到破坏作用。主要原因有以下几个方面：部分施工队在施工的过程中，不注意保护线路，一些大型的施工机器经常

会影响到输电线路的正常工作。其次，一些安全意识比较薄弱的人在输电线路的

下方进行点燃明火、焚烧一些杂物或者是点放烟花爆竹，这些都常常会对整个输

电线路造成极大的影响，造成不可估量的安全隐患

（2）人员的故意破坏。部分人在利益的驱使下，为了盗取输电线路变卖金钱经常会对部分输电线路进行破坏。一旦输电线路遭受了盗窃或者破坏，就会影响

到整个输电线路的正常安全运行，与此同时会对部分输电线路进行破坏。

2.架空输电线路主要的故障定位方法分析

架空输电线路的故障定位一直以来都是电力系统研究的重要课题。根据故障

测距的原理、应用电力线路模型以及被测量和测量设备的差异，输电线路故障测

距的方法包括行波法、阻抗法两类，还有一种故障定位方法是分析法。

2.1输电线路故障定位方法之行波法

行波故障定位技术起初是应用于交流输电线路故障定位工作中，行波定位技

术在上世纪四十年代产生，在开展相关的研究中发现，暂态的行波在传播的过程中，速度是非常稳定的，但是一旦线路发生相应的故障，就会导致暂态行波的传

播时间以及出现故障的距离来判断故障点。基于行波法的输电线路故障定位技术

是依据行波传输的理论来完成高压输电线路的故障定位。当高压输电线路中产生

故障后，会沿着电力传输故障行波，且其传播的速度与光速差不多，利用这一点，通过对行波传输至母线处所需要的测量以及记录，能够对故障的位置进行确定。

在实际的故障定位工作中，行波故障定位技术最核心的内容为标定波头起始时刻

以及波头的识别，这就对相关工作人员提出了较高的要求，尤其是在波头识别的

过程中，相关的工作人员必须要能够具备较高的专业素质，这也使得这一工作具

有较强的主观性，自动化实现起来就有较大的难度。并且在实际的故障定位分析

工作中，行波波头幅值及过渡电阻受到限制，就会导致定位的精度与可靠性受较

大的影响，故障定位位置的准确性也就难以得到保证。

2.2输电线路故障定位方法之阻抗法

基于阻抗法的高压输电线路故障定位技术通过对故障情况下的电压、电流值

的测量以及相关计算，获得故障回路的阻抗参数，鉴于高压输电线路的长度和阻

抗成比例，故据此能够求解出测量点与故障位置之间的实际线路距离。依据阻抗

测距方法中测量的电气量位置的不同，可以将其分为基于单端电压及电流量的单

端算法和双端算法两种。

2.3输电线路故障定位方法之分析法

故障分析法主要是依据相关测量结果及参数得到电流、电压等值，通过分析

计算的方法，对故障点的距离开展计算。故障分析法是一种较简单的故障定位方法，其可行性较强，在实际应用中，若要完成对故障点距离的测量，通过先用的

故障录波器就能够很好的完成。在故障分析法中，单端测量法、双端测量法是两