Uma breve análise dos fatores que afetam a segurança das linhas de transmissão.

Os fatores que afetam a segurança das linhas de transmissão são geralmente divididos em duas categorias: o desgaste e o envelhecimento causados ​​pelo acúmulo diário de atividades e as falhas repentinas causadas por fatores externos. Esses dois tipos de fatores podem causar desligamentos por falha, interromper o fornecimento de energia e, em casos graves, paralisar a rede elétrica. Dentre eles, o fator de acúmulo de atividades ao longo do tempo pode ser controlado artificialmente, resultando em uma probabilidade muito baixa de falha. Já os fatores ambientais externos, como raios, tufões, incêndios florestais, danos causados ​​por gelo, poluição, temperatura e umidade, pressão atmosférica, danos causados ​​por pássaros, etc., são altamente imprevisíveis e têm alta probabilidade de causar falhas e grandes prejuízos.

1. Raios caem

A ocorrência de raios é comum na estação chuvosa e apresenta grande variabilidade. Um grande número de linhas de transmissão instaladas em campo apresenta características como grande distância e diferença de altura entre as torres, o que torna a resistência a raios relativamente baixa e facilita a incidência de descargas atmosféricas. Em terrenos acidentados, muitas linhas de circuito único, sem blindagem ou proteção shunt em linhas paralelas, aumentam a incidência de acidentes causados ​​por raios. A interrupção por descargas atmosféricas representa a maior proporção de falhas em linhas de transmissão, e quanto menor a tensão, maior a probabilidade de falha por raios.

Quando ocorre uma descarga atmosférica, a carga da camada cumulonimbus se acumula, formando um poderoso campo elétrico eletrostático de alta tensão. Esse campo colide e neutraliza um grande número de cargas negativas presentes no solo, liberando alta energia, com tensão de até milhões de volts e corrente de até milhares de amperes. Isso resulta em um gradiente e amplitude de onda de sobretensão elevados, causando o disparo por arco voltaico na linha. O disparo por arco voltaico é uma falha transitória. A taxa de sucesso da religação é alta e o caminho condutor pode ser restaurado. No entanto, em casos graves, pode levar à ruptura da linha, à quebra do isolador ou à intrusão na subestação ao longo da linha, além de causar a fusão do fio por alta temperatura, ameaçando destruir a integridade do isolamento dos equipamentos elétricos.

Para reduzir a probabilidade de acidentes com raios em linhas de transmissão, é necessário prevenir descargas disruptivas, formação de arcos elétricos, impactos diretos e interrupções no fornecimento de energia na linha de defesa. Adote as seguintes medidas de proteção: ① Instalarpara-raios; ② Adicionar fio terra de acoplamento; ③ Reduzir a resistência de aterramento de impacto da torre; ④ O ponto neutro não está diretamente aterrado no sistema; ⑤ Reforçar o nível de isolamento da linha; ⑥ Instalar religamento automático; 7 Instalação de tubulardetentor⑧ Utilize isolamento desequilibrado, alimentação de rede de circuito duplo e outros métodos.

2. Tufão

Em condições climáticas de tufão, acompanhadas de ventos fortes e chuvas intensas, as linhas de transmissão podem sofrer acidentes como oscilação dos condutores, desvios causados ​​pelo vento, rompimento de cabos, queda de torres e outros. Com o aumento da velocidade do vento projetada para o sistema de transmissão de energia, a probabilidade de acidentes como rompimento de cabos e queda de torres diminui, mas a probabilidade de acidentes causados ​​por oscilações violentas dos cabos, descargas elétricas induzidas pelo vento e danos a objetos flutuantes permanece alta.

A alta velocidade do vento e a grande amplitude de oscilação da linha de transmissão reduzem o espaço de ar entre o fio e a torre, causando descontinuidade na fase e na distribuição do espaço de ar. Consequentemente, a intensidade da tensão no espaço é reduzida em diferentes graus, não suportando a tensão de operação, podendo levar à ruptura e descarga.

Se houver uma tempestade simultaneamente, a chuva reduzirá a resistência do ar, tornando o fio mais propenso a curto-circuito e, consequentemente, aumentando a probabilidade de descarga. Esse processo ocorre com alta frequência, repetição prolongada, aleatoriedade e grande amplitude, podendo causar arcos voltaicos, rupturas, desligamentos e outras falhas. A taxa de ocorrência de desligamentos após a interrupção da linha é baixa, a intervenção humana é mínima e o tempo de recuperação do fornecimento de energia é longo. Além disso, também pode causar falhas mecânicas em cadeias de isoladores, acessórios, cruzetas e outros suportes, materiais auxiliares e equipamentos, resultando em enormes prejuízos econômicos.

Para linhas de transmissão com baixa velocidade do vento, a maioria das vibrações pode ser controlada com a instalação de dispositivos antivibração. Em condições de vento forte, as seguintes medidas podem ser adotadas: (1) Adicionar martelo antivibração e instalar um dispositivo de impacto pesado para aumentar a capacidade de carga vertical da linha de transmissão e reduzir a amplitude de oscilação; (2) Instalar fios de amortecimento, proteção de fios, aumentar o número de fios divididos, reforçar os fios e garantir uma distância segura entre o fio e a torre; (3) Adotar o modo de suspensão com isoladores em V para aumentar a resistência dos isoladores ao deslocamento transversal causado pelo vento e reduzir o ângulo de oscilação da cadeia de isoladores; (4) Ao projetar a torre e instalar a linha de transmissão, considerar deixar uma grande distância entre os fios, mover o ponto de suspensão para baixo ou alongar e alargar o braço transversal.

3. Incêndios nas montanhas

Os incêndios florestais causados ​​por altas temperaturas, fatores humanos e outros fatores fazem com que o ar permaneça em um estado de alta temperatura e baixa umidade por um longo período. Em linhas de transmissão localizadas em terrenos montanhosos, atravessando vegetação florestal e o solo, ou entre linhas de fase, devido à ionização térmica das partículas de ar, ao aumento da carga elétrica, à aceleração do movimento das partículas e à formação de canais condutores, ocorre o desligamento por arco voltaico (flashover) da linha. A principal causa do desligamento por arco voltaico é a perda de isolamento da linha por queimaduras em alta temperatura e a descarga dos fios até a torre.

Para linhas de transmissão em áreas montanhosas, considerando a topografia e fatores econômicos, geralmente duas ou mais linhas são instaladas com torres. Em caso de incêndio na montanha, é comum que múltiplas linhas no mesmo corredor de transmissão falhem e sejam interrompidas simultaneamente. Além disso, como incêndios em montanhas tendem a se alastrar em grande escala e por longa duração, produzem muita fumaça e neblina em alta temperatura, o que dificulta o religamento da linha. Até que o fogo seja controlado, a fumaça se disperse e a temperatura do ar e dos fios diminuam, torna-se difícil realizar a recuperação artificial. Consequentemente, o fornecimento de energia para a linha é interrompido por um longo período, e, ao mesmo tempo, mais de uma linha pode ser afetada, colocando em risco a segurança da operação da rede elétrica.

Tendo em vista o fenômeno dos incêndios florestais, devemos começar pelas medidas de prevenção para reduzir a incidência desses incêndios: ① controlar a altura, o número e o tipo de árvores próximas à base; (2) estabelecer medidas de resposta a emergências, deixando comprimento e largura suficientes para a passagem segura; ③ garantir que o sistema de proteção da linha seja confiável e sensível; ④ estabelecer um sistema de monitoramento em tempo real e aprimorar sua eficácia; ⑤ aumentar a frequência das inspeções da linha de acordo com a estação do ano, o período e as condições climáticas para eliminar possíveis riscos ocultos.

4. Desastre de gelo

Desastres causados ​​por gelo incluem chuva congelante, geada, congelamento e acúmulo de neve. Condições climáticas anormais, com alternâncias entre calor e frio, podem fazer com que as linhas de transmissão e os isoladores fiquem cobertos de gelo. Isso aumenta o peso suportado pelas linhas e torres, a área de contato com o vento e a flecha dos fios, levando à vibração contínua e instável dos cabos, oscilações, rupturas graves, acidentes em torres e outros incidentes. Se a neve congelar, a água do degelo pode causar curto-circuito nos isoladores e descargas por gelo.

Segundo as estatísticas, a formação de arcos de gelo é mais provável quando há acúmulo de gelo. Portanto, para prevenir arcos de gelo, é necessário aumentar a limpeza das linhas e das cadeias de isoladores para melhorar a higiene; aumentar a distância de fuga para evitar o congelamento da neve devido à pequena distância entre os isoladores e as estruturas de proteção; adotar o arranjo de cadeias de isoladores em V e em V invertido, e aumentar o espaçamento em série das cadeias duplas para melhorar a tensão de descarga disruptiva. No caso de oscilações de gelo, deve-se adotar a tecnologia de derretimento de gelo para acelerar a velocidade de derretimento da camada de gelo ou utilizar espaçadores interfasados ​​reforçados para aumentar a distância entre os fios e reduzir os fenômenos de ruptura e descarga causados ​​pela pequena distância entre os fios devido à grande oscilação e amplitude do movimento.

5. Outros

1) Grau de poluição. O trecho da linha de transmissão é longo e afetado por poluentes atmosféricos, salinidade, fumaça, poeira, etc., o que leva ao acúmulo de contaminantes na superfície do fio. Devido ao grande campo elétrico ao redor da linha de transmissão de alta tensão, o fenômeno corona ocorre facilmente, resultando em um grande número de partículas carregadas que, ao se ligarem aos contaminantes, aumentam a condutividade dessas partículas e facilitam sua descarga. Portanto, a linha de transmissão deve ser limpa periodicamente.

2) Temperatura. Altas temperaturas aumentam a temperatura da superfície do fio, dificultando a dissipação do calor na linha de transmissão de alta tensão original, resultando em uma dissipação de calor deficiente e, consequentemente, em uma alta temperatura contínua na linha. Isso aumenta a formação de arcos elétricos, reduzindo a distância de segurança entre o fio e o solo, bem como de objetos que cruzam a linha, podendo causar descargas e, consequentemente, o desligamento da linha. Portanto, a distância entre o fio e o solo, bem como entre os fios de fase, pode ser aumentada adequadamente.

3) Umidade. Com o aumento de moléculas de água aderidas à superfície do fio, a carga ao redor do fio absorve elétrons, formando íons negativos. Isso enfraquece a capacidade de ionização, aumenta a tensão de ruptura, intensifica o campo elétrico local e facilita a ocorrência de efeito corona, resultando em perda de potência e queda de tensão. Portanto, ao selecionar materiais isolantes para fios, deve-se atentar para a hidrofobicidade e a mobilidade hidrofóbica dos materiais.

4) Pressão atmosférica. Com o aumento da altitude, o ar torna-se gradualmente rarefeito, a densidade diminui e a pressão atmosférica também, reduzindo a tensão de ruptura entre o fio de transmissão e a terra, bem como entre as fases dos condutores, e facilitando a ocorrência de rupturas. Portanto, em terrenos de maior altitude, a altura do cabo deve ser reduzida.

5) Danos causados ​​por pássaros. Os pássaros gostam de usar galhos secos no bico para construir ninhos nas torres. Se os galhos forem colocados perto da linha de energia ou caírem sobre ela, podem facilmente causar curto-circuito. Quando pássaros grandes voam ou brincam uns com os outros, podem facilmente tocar vários fios, resultando em acidentes de curto-circuito ou aterramento. Portanto, placas específicas podem ser colocadas na linha ou na torre para afastar os pássaros e mantê-los longe da linha de transmissão.

Condições climáticas severas e outros fatores que afetam a potência destrutiva das linhas de transmissão podem causar falhas ou danos às instalações, resultando em interrupções no fornecimento de energia, perdas na linha, afetando as condições de operação, a capacidade de transmissão e a própria linha, podendo levar à desconexão da rede e a enormes prejuízos econômicos. Sob a perspectiva da segurança, este artigo analisa os riscos e as causas de danos às linhas de transmissão causados ​​por descargas atmosféricas, tufões, incêndios florestais, desastres com gelo, níveis de poluição, temperatura, umidade, pressão atmosférica e danos por pássaros, bem como medidas de prevenção e controle sob diferentes condições e fatores. O objetivo é fortalecer a pesquisa de mecanismos, o projeto racional e a prevenção e o controle científicos e eficazes por parte dos sistemas de energia, departamentos e técnicos relevantes, visando garantir a operação segura, confiável e estável das linhas de transmissão.

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