110kV線路避雷線故障的分析與處理

劉生琳，肖建軍

(國網(wǎng)甘肅省電力公司定西供電公司，甘肅 定西 743000)

110kV線路避雷線故障的分析與處理

劉生琳，肖建軍

(國網(wǎng)甘肅省電力公司定西供電公司，甘肅 定西 743000)

介紹了某鐵路牽引站110 kV牽引線的避雷線放電燒斷的經(jīng)過，分析了避雷線放電與牽引站110 kV線路鐵塔位置的關(guān)系，并根據(jù)現(xiàn)場測量及牽引站運行方式對避雷線上長期存在的鐵道機車回流電流提出了改進措施，以保證牽引站的安全可靠運行。

牽引站；回流線；避雷線；連接金具；放電發(fā)熱

0 引言

某鐵路牽引站分別由某供電公司110 kV 1123牽引線和1113牽引線供電(1主1備)。根據(jù)鐵路牽引站供電相關(guān)技術(shù)資料，鐵路牽引站1次110 kV A，B，C三相星型連接，中性點不接地；次級為三角形連接，C相直接接地，A，B兩相(27.5 kV)接至高壓接觸網(wǎng)，供給鐵路上行和下行機車用電，機車回流線與牽引站連接。

在電力系統(tǒng)中，輸電線路采用避雷線的主要目的是防雷，即泄放雷電流。在線路正常運行中，由于避雷線和載流導(dǎo)線之間的電磁感應(yīng)作用，避雷線可能會產(chǎn)生不同程度的感應(yīng)電壓，引起避雷線中有感應(yīng)電流流動。感應(yīng)電壓的大小與線路負荷大小、電壓等級及導(dǎo)線布置方式有關(guān)。但由于本次事件中1113牽引線為空載線路，所以負荷電流產(chǎn)生的電磁感應(yīng)并不是引起避雷線嚴重放電發(fā)熱的原因。為此，對1113牽引線避雷線放電燒斷引起線路短路故障的異常情況進行技術(shù)分析和試驗，并根據(jù)分析、試驗結(jié)果采取相應(yīng)的改進措施。

1 避雷線放電燒斷經(jīng)過

2016-02-19T08：28，該鐵路牽引站110 kV 1113牽引線(空載備用)零序過流Ⅱ段、距離加速保護動作，電源側(cè)開關(guān)跳閘，重合閘動作不成功，強送不成功。故障發(fā)生前1123牽引線帶牽引站運行，1113牽引線空載備用。

經(jīng)運維人員現(xiàn)場檢查發(fā)現(xiàn)，牽引站1113牽引線龍門架側(cè)1根避雷線掛點脫落，搭掛在三相導(dǎo)線上，造成三相短路。

技術(shù)人員從值班人員處了解到，1113牽引線龍門架的連接金具在夜間時常出現(xiàn)放電發(fā)亮現(xiàn)象。技術(shù)人員對故障現(xiàn)場進行檢查，發(fā)現(xiàn)1113牽引線一根避雷線的龍門架U形環(huán)連接處螺栓已燒斷，造成避雷線脫落并搭接在輸電線路三相導(dǎo)線上；另一根避雷線的龍門架連接板及U形環(huán)處均有嚴重放電痕跡。

2 避雷線放電燒斷原因分析

牽引站通過高壓接觸網(wǎng)供給電力機車負載后，絕大部分電流通過鋼軌、回流線和大地返回牽引變，一小部分電流通過鋼軌附近110 kV鐵塔接地裝置流經(jīng)避雷線后返回牽引變。牽引站供電回路如圖1所示。

圖1 牽引站供電回路示意

圖1中：I牽為接觸網(wǎng)的牽引電流；I1為沿鋼軌的回流；I2為沿大地的回流；I3為沿避雷線的回流。根據(jù)基爾霍夫電流定律，可得I牽=I1+I2+I3。

在鋼軌附近無110 kV線路鐵塔情況下，I3=0。但當鋼軌附近有110 kV鐵塔時，I3則通過鐵塔接地裝置分流傳到避雷線，再在龍門架處流入接地網(wǎng)。避雷線與龍門架的接頭連接處存在的U形環(huán)、螺母等接觸面，由于受外界環(huán)境影響，易接觸不良，接觸電阻偏大，造成放電、發(fā)熱等現(xiàn)象；同時當牽引負荷增大時，沿避雷線的回流也增大，造成避雷線線夾處發(fā)熱、放電加劇，甚至燒斷。

3 現(xiàn)場測試驗證

在牽引站1123線主供、1113線空載備供方式下，當有機車通過時，技術(shù)人員對牽引站1123牽引線龍門架的接地引下線的電流以及龍門架避雷線連接處的溫度進行測量，測試表明：當牽引站負荷達到210 A(高壓側(cè))時，龍門架接地引下線的電流為0，龍門架避雷線連接處溫度為15°。同時，對1113牽引線龍門架的接地引下線的電流以及龍門架避雷線連接處溫度進行測量，測試表明：當1123牽引線負荷達到210 A時，1113牽引線龍門架接地引下線的電流由0.5 A上升到6.6 A，其龍門架避雷線連接處溫度由36°升高到52°。當電力機車通行結(jié)束后，接地電流與溫度又恢復(fù)到原來的狀態(tài)。

2條110 kV牽引線路避雷線中電流之所以不同，是由于1113牽引線在鋼軌附近有鐵塔，鐵道機車負荷電流有一小部分經(jīng)由避雷線返回，而1123牽引線在鋼軌附近則無鐵塔。

4 改進措施

4.1 避雷線連接金具加跨接線

技術(shù)人員結(jié)合現(xiàn)場實際，研究制定2套方案：

(1) 在龍門架避雷線連接處加裝絕緣子，徹底隔斷電流；

(2) 在連接處并列敷設(shè)1根跨接導(dǎo)線，對連接金具進行保護。

在有雷電時，方案(1)會造成避雷線雷電流無法向接地網(wǎng)泄放，經(jīng)技術(shù)人員討論后決定用方案(2)。

4.2 加強鐵路回流線的檢查維護

鐵路部門應(yīng)加強對牽引站回流線的定期檢查維護，防止因回流線接觸不良等故障造成供電部門輸電線路避雷線的回流電流加大。

在采取上述整改措施后，該公司安排技術(shù)人員在半年時間內(nèi)對原放電連接處進行跟蹤測試檢查，結(jié)果顯示溫度正常，避雷線龍門架連接處也無放電痕跡，跨接導(dǎo)線運行穩(wěn)定。

2016-11-12。

劉生琳(1965—)，男，高級工程師，主要從事輸電線路等工作，email：642560684@qq.com。

肖建軍(1975—)，男，高級工程師，主要從事高電壓試驗與測量技術(shù)的研究等工作。