110kV大松線地線斷落原因分析及對策

張忠豪+劉偉亮

【摘 要】東莞供電局管轄輸電線路多條早期建設(shè)線路地線采用GJ50鋼絞線，存在線徑較小，過流能力不足，銹蝕嚴重等問題。為提高地線的機械強度，東莞局采用了在原地線纏繞預(yù)絞絲，通過線夾與預(yù)絞絲固定地線的方法對早期建設(shè)線路進行改造。2016年3月16日，110千伏大松線在預(yù)絞絲斷口處發(fā)生斷線，本文旨在通過研究這一事故，對在地線上纏繞預(yù)絞絲的做法進行全面分析，從而提出相應(yīng)解決辦法和補救措施。

【關(guān)鍵詞】GJ50鋼絞線；預(yù)絞絲；大松線

110千伏大松線于2015年5月13日由110kV黎朗甲松線改造投運，線路全長5.139km。N20-N25地線采用GJ-50，為1989年10月12日投運，以上線路使用FXBW4-110/100型合成絕緣子。

2016年3月16日21時45分，大朗站110kV大松線121開關(guān)距離Ⅰ段、零序Ⅰ段保護動作跳閘，重合閘失敗，故障測距5.7km，故障相別B相。經(jīng)過故障巡視人員發(fā)現(xiàn)，大松線N22塔B相大號側(cè)導(dǎo)線、絕緣子均壓環(huán)有放電痕跡，N21-N23左側(cè)地線掉落，N21-N22右側(cè)地線掉落，N22塔左右兩側(cè)地線掛點均為斷開點。

1 故障原因分析

1.1 線路跳閘分析

綜合當(dāng)晚潮濕的天氣，雷電定位系統(tǒng)無雷擊顯示以及N22塔B相絕緣子掛點處有少量飄掛物，可以初步判斷此次跳閘的原因為鳥類銜草大窩過程所致。且根據(jù)地線斷線的情況，可表明短路電流是由于B相發(fā)生單相接地短路，短路電流通過塔頂?shù)鼐€過流形成的[1]。

1.2 地線斷線原因分析

110kV大松線地線運行年限已達20年以上，需要在五年內(nèi)安排進行改造。然而因為停電困難，短期內(nèi)無法實現(xiàn)全線改造。針對地線主要在懸垂線夾處發(fā)生斷線的情況，東莞供電局采用了在原地線懸垂線夾處纏繞預(yù)絞絲進行機械加固。但本次大松線N22塔預(yù)絞絲端部發(fā)生斷線。我們對斷口性質(zhì)進行分析，發(fā)現(xiàn)端口有明顯燒蝕痕跡，且較為平整，判斷為熔斷性質(zhì)。因此，可以初步判斷在老舊地線上加裝預(yù)絞絲導(dǎo)致地線熱穩(wěn)定性能不足為本次斷線的主要原因。

2 試驗分析

為分析預(yù)絞絲處理對老舊銹蝕鋼絞地線發(fā)熱熔斷機理，擬對發(fā)生過斷線故障的同批次地線進行大電流溫升試驗，分析改造地線在電流作用下的熱效應(yīng)，探索老舊地線補修改進措施。

2.1 接觸電阻測試

鍍鋅鋼絞線在表面鍍鋅層腐蝕后內(nèi)部鋼材裸露產(chǎn)生銹蝕，鐵銹的成分主要是鐵和鋅的氧化物和硫化物，導(dǎo)電性能較差，在電壓較小的情況下無法形成導(dǎo)電回路，此時預(yù)絞絲與鋼絞線間形成高阻回路。在大電流從鐵塔線夾流過預(yù)絞絲與鋼絞線回路時，會導(dǎo)致接觸不良點發(fā)熱嚴重，甚至使金屬地線熔斷[2]。

為驗證這一推論，采用Megger公司DLRO 10數(shù)字式接觸電阻測量儀對接觸電阻進行測量，最大量程2kΩ。測量時需對測量點金屬特別是銹蝕鋼絞線表面進行打磨使其光亮潔凈。實驗結(jié)果表明，含銹蝕鋼絞線組合接觸電阻測量數(shù)值較大，為幾十歐姆甚至更高，比含無銹蝕鋼絞線組合接觸電阻普遍大100倍以上。

2.2 溫升試驗

對于相同的試樣施加不同的電流差別僅僅是導(dǎo)線絕對溫度的不同，導(dǎo)線不同部位相對溫升僅在數(shù)量上有差異，故在發(fā)熱點明顯的情況下不同的試驗電流對判斷發(fā)熱點無影響。試驗對所有試樣均施加了試驗電流40A和50A，為簡化分析過程選取50A試驗電流下的結(jié)果進行闡述。

對于銹蝕鋼絞線纏繞帶磨砂預(yù)絞絲的情況，從電流溫升試驗結(jié)果看到，預(yù)絞絲兩端部發(fā)熱非常明顯。表明預(yù)絞絲電流由預(yù)絞絲端部流入鋼絞線，在端部產(chǎn)生發(fā)熱現(xiàn)象。

而對于無銹蝕鋼絞線纏繞預(yù)絞絲，整個回路溫度分布較為均勻沒有明顯異常發(fā)熱點。預(yù)絞絲與無銹蝕鋼絞線間沒有銹蝕層，金屬間有效接觸面積大，接觸電阻小。纏繞預(yù)絞絲段散熱面積大以及有效導(dǎo)線截面積大，故而相比其他段溫升小。試驗中使用的預(yù)絞絲磨砂為不導(dǎo)電材質(zhì)，在纏繞制作過程中預(yù)絞絲與鋼絞線間接觸部分表面磨砂被刮下，造成接觸良好。從而我們判斷，老舊地線的銹蝕是造成地線斷線的主要原因[3]。

2.3 改進試驗

為了尋找改進的方法，我們又進行了幾組改進型試驗，分別是整段鋼絞線除銹、端部除銹纏繞鋁包帶、端部除銹并加裝導(dǎo)流線。

對于第一組試樣，鋼絞線在裝有預(yù)絞絲段進行打磨除銹，使其表面光潔，打磨長度不短于預(yù)絞絲長度。實驗結(jié)果表明，打磨后的鋼絞線在預(yù)絞絲端部沒有異常發(fā)熱現(xiàn)象，溫度在同一段導(dǎo)體中分部均勻，纏繞預(yù)絞絲部分溫度比鋼絞線段小約17℃，此改進方案能有效解決銹蝕鋼絞線纏繞預(yù)絞絲后局部異常發(fā)熱問題。

對于第二組試樣，對預(yù)絞絲端部銹蝕鋼絞線長度約15cm打磨光潔后，用鋁包帶以1/2重疊的方式繞包打磨過的鋼絞線和預(yù)絞絲，使其形成有效搭接。纏繞鋁包帶的端部仍然有明顯的異常發(fā)熱點，由于鋁包帶具有一定剛度，且鋼絞線線徑較小，鋁包帶與繞包線材之間存在一定空隙，故接觸并不好，預(yù)絞絲端部纏繞鋁包帶后還影響其散熱。此改進方案雖然實現(xiàn)較為簡單，便于施工，但對于增強預(yù)絞絲與銹蝕鋼絞線間導(dǎo)電效果不理想、。

對于第三組試樣，將預(yù)絞絲端部附近約10cm長度的銹蝕鋼絞線打磨光潔后，引流線一端通過C型線夾連接打磨部分鋼絞線，另一端通過JB線夾連接預(yù)絞絲，目的是將地線電流通過導(dǎo)流線直接引至鐵塔而不經(jīng)過預(yù)絞絲。實驗結(jié)果表明，各段導(dǎo)線的溫升較為均勻，沒有發(fā)現(xiàn)異常發(fā)熱點。此方案從增強導(dǎo)電能力、施工難度和改造成本等綜合方面考慮為一種相對優(yōu)良的改進方案。

2.4 試驗結(jié)果與分析

采用鍍鋅鋼絞線作為架空輸電線路地線，在經(jīng)過長時間的運行以及酸雨腐蝕作用后容易發(fā)生銹蝕，導(dǎo)致鋼絞線表面導(dǎo)電性能和機械強度嚴重下降，在大電流作用下易發(fā)生斷股甚至是斷線。

根據(jù)地線銹蝕老化程度，運維單位采用預(yù)絞式補修條或是預(yù)絞式護線條對銹蝕嚴重的地線進行補修，此時如果發(fā)生接地短路，短路電流需要從線夾流入鐵塔，線夾與地線或是預(yù)絞絲與地線間接觸不良會導(dǎo)致嚴重的發(fā)熱問題。

3 結(jié)論與建議

3.1 結(jié)論

1）老舊鋼絞線銹蝕是導(dǎo)致其纏繞預(yù)絞絲后出現(xiàn)異常發(fā)熱的主要原因。

2）從采用幾種改進措施試樣溫升試驗結(jié)果來看，最為有效的方法為更換為新地線。其次是對銹蝕鋼絞線進行打磨光潔，打磨長度不短于預(yù)絞絲長度。最后是采用導(dǎo)流線通過C型線夾連接打磨后鋼絞線，然后引向鐵塔的方法。

3）架空地線使用銹蝕鋼絞線的除銹與防腐是一個較為棘手的難題，目前尚未有可靠方法。

3.2 建議

1）在對地線進行補修應(yīng)特別注意“對導(dǎo)地線進行徹底的打磨使其表面光亮、潔凈，并馬上均勻涂抹導(dǎo)電膏。處理的長度應(yīng)不低于安裝預(yù)絞式護線條的長度?！痹谑┕ぜ膀炇绽щy時也可適當(dāng)考慮采用C型線夾導(dǎo)流線的方法[4]。

2）對老舊地線進行紅外測溫。主要關(guān)注銹蝕鋼絞線在安裝有預(yù)絞絲處及懸垂線夾處的溫升情況，以排查地線斷線隱患。

3）采用人工登塔或無人機檢查的方法，檢查銹蝕地線在預(yù)絞絲及線夾處斷股情況。

4）如采用內(nèi)表面帶磨砂預(yù)絞絲對老舊地線進行補修時，預(yù)絞絲磨砂須采用導(dǎo)電材料。

【參考文獻】

[1]尹創(chuàng)榮，徐征.110kV景沙甲乙線雙地線斷落原因分析及對策[J].廣東電力，2015，28（1）：72-75.

[2]廖維君，何煒斌，孫求國.預(yù)絞式金具在高壓架空送電線路中的應(yīng)用[J].廣東電力.2013，26（3）：87-90.

[3]鮑遷.預(yù)絞式金具的特點[J].電力建設(shè)，2003，24（6）：42-44.

[4]DL/T1069-2007， 架空輸電線路導(dǎo)地線補修導(dǎo)則[S].

[責(zé)任編輯：田吉捷]endprint