河北电科院山区输电线路故障防御关键技术介绍

近年来，随着“京津冀一体化”战略的推广实施，河北南部地区经济呈现高速发展态势，电力负荷剧增，河北省内发电负荷缺口扩大，发电量逐渐难以满足该省经济发展需求。据相关数据统计，在“迎峰度夏”“迎峰度冬”期间，河北省最高负荷缺口高达1100余万千瓦，平均电力负荷缺口达600余万千瓦，占全网负荷的31.6%。因此，河北省需要向山西、内蒙古等发电负荷大省外购电能，在此期间，由于输电线路需要经过太行山脉，山区线路运维不便成为了河北省电力走廊的“隐患”。

保障山区输电线路可靠性

河北省毗邻太行山脉，76%的外购电能需穿越太行山区输送，其中包括了4条特高压线路和8条500千伏超高压线路，而且山西、内蒙古等发电大省的电能入京、入津线路也大多途径西部山区，山区输电走廊成为京津冀地区经济社会发展的“生命线”。

由于山区独特的地理结构，其间分布着大量的高地、河流、森林、垭口和重工业矿区等特殊运行环境区域，每年引起的线路跳闸次数占总数的72.3%，这条支撑着京津冀地区经济发展的“生命线”成为了当地输电线路的“重灾区”。

为此，国网河北电科院联合华北电力大学、中国电科院、河北硅谷化工有限公司和国网河北省电力公司检修分公司等四家单位，进行“产学研”联合攻关，建立了输电线路故障风险复合评估模型，识别了山区输电线路高故障风险区段，优化了现有输电线路差异化故障防御措施，研制出新型的输电线路故障防御装备，提高了山区输电线路运行可靠性。

据相关研究资料显示，太行山区输电线路故障频发的主要原因有三点。首先，故障运维设备对山区输电线路故障要素敏感度辨识不足，忽视了同类型设备的环境差异特征，无法聚焦高风险区段。其次，现有输电线路运维策略按一般普适原则制定，掩盖了山区线路各区段的相异性，运维效率有待提高。最后，该地缺乏适用于山区“微地形”“微气象”区域的专用检修装置及材料，个别缺陷长期带病运行，严重影响输电安全。

河北电科院在该项目中通过分析近年来河北南网输电线路故障数据，确定了山区输电线路的高故障风险环境因素，又通过监测河北南网环境因素的分布，结合近年来河北南网故障数据和运行经验，绘制了电网故障风险分布图，研制了输电线路故障风险复合评估模型，实现了不同线路区段故障风险的有效评估，识别了线路的高故障风险区段，有效保障了故障运维效率。

另外，针对输电线路现有差异化故障防御措施中存在的问题，河北电科院确定了接地电阻季节系数取值范围、避雷线保护角修正算法、防鸟刺保护范围及输电设备复合外绝缘运行状态评估方法，补充优化了现有输电线路差异化故障防御体系，补充了此类体系中现有的技术空白。

针对“微地形”“微气象”等特殊环境区域输电线路，河北电科院利用了现代材料学中材料改性、分子嫁接等技术，研制了五类输电线路故障防御装备，实现了特殊环境区域输电线路的重点补强。

据介绍，该项目成果系统地解决了山区输电线路的故障防治难题，属于《国家重点支持的高新技术领域》第八类“先进制造与自动化”领域，项目成果可在输电线路规划设计、输电线路防灾减灾、输电线路智能化运维、输电设备制造等领域推广应用，重点提高山区输电线路的故障防御能力，可推广至平原、海滨及高海拔地区。在由河北省科技成果转化服务中心组织的项目成果评价会上，与会专家一致同意，该项目通过科技成果评价，整体达到同类研究国际先进水平，在大风作用下绝缘子闪络特性、复合绝缘子界面性能检测方法均达到国际领先水平。

经济效应显著具推广价值

据了解，该项目已在河北南部、西部山区推广应用，线路严重危急缺陷率大幅度降低，故障率较以往降低明显，每年减少线路非计划性停电数千小时，增加售电量上亿元。项目成果的大范围推广应用，提高了山区输电线路的故障防御能力，保障了山区输电线路的安全可靠运行，确保了1000千伏岳定线、500千伏大房线、220千伏易白线等外购电力入京、入冀、入津及不同县市、不同地区之间的电网互联，为电网“迎峰度夏”和“迎峰度冬”保电任务的顺利完成提供了技术支撑，为河北省经济社会发展提供了高可靠的电力能源供应。

据了解，该项目授权发明专利授权10项，软件著作权授权2项，实用新型授权13项；发表论文18篇，其中SCI/EI检索期刊论文9篇；主编电力行业标准5项，作为牵头单位编写国家电网公司规程1项，攻关难度大、效果好，作为可复制的优秀案例具有极高的推广价值。

此外，该项目期间研制的柔性复合绝缘子、氟硅橡胶绝缘护套、氟硅橡胶复合绝缘子和新型氟硅橡胶防污闪涂料已投入产业化转化，技术就绪度达到TRL8级，实现了大规模的产业化生产，产品远销全国28个省市，近三年销售额数亿元；所研制的氟硅橡胶防污闪涂料作为工厂复合化的原材料，随绝缘子走出国门，远销美国、巴西、印尼、秘鲁等海外市场。