高壓架空線斷線原因分析及防范措施

摘要：隨著國(guó)家經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展，用電安全必須提升，在電力傳輸及電網(wǎng)布局的過(guò)程中高壓架空線的安全運(yùn)行顯得尤為重要。高壓架空線是電力系統(tǒng)輸變電網(wǎng)絡(luò)的核心裝備，高壓架空線故障會(huì)導(dǎo)致整條線路甚至整個(gè)電網(wǎng)區(qū)域的癱瘓，所以高壓架空線的故障排查與防護(hù)是目前的重要任務(wù)之一?，F(xiàn)主要探討高壓架空線故障產(chǎn)生的原因以及故障防范措施。

關(guān)鍵詞：高壓架空線;故障排查;日常防范

1? ? 現(xiàn)場(chǎng)情況說(shuō)明

××水廠采用10 kV雙電源進(jìn)線，分別為110 kV樟村變電站F23二水廠線和110 kV主山變電站F14取水廠Ⅰ線，雙電源經(jīng)電纜出變電站后，于大王洲橋田禾國(guó)際農(nóng)產(chǎn)品交易中心上1#高壓鐵塔，跨越運(yùn)河、東江大道和東江，橫跨大王洲島，再次跨越東江到水廠取水泵房10 kV配電室，一共13座高壓鐵塔（圖1）。該水廠主供莞城片區(qū)和南城片區(qū)的生活及工業(yè)用水，一旦發(fā)生事故造成停產(chǎn)，影響十分嚴(yán)重。

事故經(jīng)過(guò)：2018-07-25T12：34（當(dāng)時(shí)正值強(qiáng)雷雨天氣），主用電源樟村站F23線發(fā)生晃電，導(dǎo)致取水泵房和配水泵房全部機(jī)組跳閘停機(jī)（低壓保護(hù)動(dòng)作，有部分電氣設(shè)備能正常工作）。發(fā)現(xiàn)10 kV配電室樟村站F23線進(jìn)線計(jì)量柜帶電顯示器A相不亮，驗(yàn)電確認(rèn)A相缺相。詢問(wèn)供電調(diào)度室110 kV樟村站F23線出線柜電壓情況，對(duì)方回復(fù)出線柜沒(méi)有跳閘，電壓指示值正常。初步判斷出站后電力電纜或高壓架空線的A相斷路故障。備用電源主山站F14線帶電顯示器正常，經(jīng)供電調(diào)度同意轉(zhuǎn)備用電源。當(dāng)合上主山站F14線進(jìn)線柜斷路器時(shí)，進(jìn)線計(jì)量柜發(fā)出明顯的“吱吱”異響和電氣設(shè)備燒焦的氣味，立即終止倒閘操作，并迅速斷開(kāi)主山站F14線進(jìn)線柜斷路器。經(jīng)供電局人員對(duì)F14線主山站計(jì)量柜開(kāi)封檢查，確認(rèn)一電壓互感器爆裂損壞（圖2）。

在停止倒閘操作后，對(duì)全線路架空線和電力電纜進(jìn)線進(jìn)行巡查，發(fā)現(xiàn)大王洲島3#塔樟村站F23線A相負(fù)荷側(cè)架空線斷路并掉落在地面上（圖3），4#塔主山站F14線B、C相跨接線斷線。由于天氣仍不穩(wěn)定并有雷雨，決定先檢修主山站F14線進(jìn)線計(jì)量柜，更換柜內(nèi)所有PT、CT及連接銅排。經(jīng)過(guò)連夜搶修，于7月26日05：30更換完成。

同時(shí)26日當(dāng)晚對(duì)10 kV配電室所有高壓電氣設(shè)備及繼保進(jìn)行預(yù)防性試驗(yàn)，確保雷擊沒(méi)有對(duì)其他電氣設(shè)備造成損壞。27日天氣相對(duì)穩(wěn)定，便組織人員到事故地點(diǎn)進(jìn)行搶修：更換樟村站F23線#3塔—#4塔之間A相架空線約240 m，更換#4塔主山站F14線B、C相跨接線。搶修完成后，對(duì)雙電源做絕緣電阻試驗(yàn)，架空線與電纜絕緣電阻測(cè)試均在850 MΩ以上，符合送電要求。供電局驗(yàn)收合格后解除安全措施，恢復(fù)雙電源供電。

2? ? 事故原因分析

2.1? ? 事故區(qū)域天氣情況

雷擊分為直擊雷和感應(yīng)雷。

直擊雷：是帶電云層（雷云）與建筑物、其他物體、大地或防雷裝置之間發(fā)生的迅猛放電現(xiàn)象，并由此伴隨而產(chǎn)生的電效應(yīng)、熱效應(yīng)或機(jī)械力等一系列的破壞作用。

感應(yīng)雷：指雷云之間或雷云對(duì)地之間的放電而在附近的架空線路、埋地線路、金屬管線或類似的傳導(dǎo)上產(chǎn)生感應(yīng)電壓。

樟村站F23線和主山站F14線部分線路采用高壓架空線輸電方式，高壓架空線路徑位于空曠地帶，是雷電活動(dòng)極為頻繁的區(qū)域，尤其是夏季雷雨季節(jié)，近十年統(tǒng)計(jì)每年遭遇雷擊造成的晃電事故有4～6次之多，由于取水和供水設(shè)備都有低電壓保護(hù)，每次晃電都會(huì)造成水廠停產(chǎn)，嚴(yán)重影響了供水的安全、可靠。事故當(dāng)天正值強(qiáng)雷雨天氣，3#架空線高壓鐵塔是過(guò)江的直線塔，呼高約50 m，也是最高的一座鐵塔，在雷雨天氣更容易受到直擊雷破壞，是本次事故發(fā)生的一個(gè)重要原因。

2.2? ? 絕緣子情況

根據(jù)《電力工程基本術(shù)語(yǔ)標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T 50297—2018）定義，絕緣子是用來(lái)支持導(dǎo)體并使其絕緣的器件。絕緣子主絕緣由瓷件、玻璃件或有機(jī)材料件構(gòu)成，分別稱為瓷絕緣子、玻璃絕緣子或有機(jī)材料絕緣子。按安裝方式不同，可分為懸式絕緣子和支柱絕緣子。

高壓架空導(dǎo)線長(zhǎng)久以來(lái)一直受到風(fēng)擺的外力作用以及自身重力的影響，靠近塔側(cè)的導(dǎo)線容易出現(xiàn)金屬疲勞，造成損傷，日常電流電弧也會(huì)在絕緣層損傷處造成絕緣老化，這就可以推斷出高壓架空線斷線處多在靠近桿塔一端的原因。另外，觀看高壓架空線斷口處，有類似金屬斷裂的特點(diǎn)，是因?yàn)榘殡S著工頻續(xù)流電弧燒熔絕緣導(dǎo)線的熱過(guò)程，加上由于電位差所形成的電弧及產(chǎn)生的電磁推力Fn（為電流交變所產(chǎn)生的反向拉力），再加上導(dǎo)線本身的重力，更加容易在該點(diǎn)發(fā)生斷裂。

該架空線已經(jīng)運(yùn)行接近20年，長(zhǎng)時(shí)間日曬雨淋，風(fēng)打雷劈，受損嚴(yán)重。當(dāng)天遭遇雷擊擊穿絕緣子，導(dǎo)線電壓突升，固定導(dǎo)線處大電流造成斷線。在搶修時(shí)發(fā)現(xiàn)，3#鐵塔使用兩種不同的絕緣子，唯獨(dú)斷線端使用的是復(fù)合絕緣子，其余使用盤(pán)形懸式絕緣子。斷線端絕緣子上端還固定在鐵塔，下端已經(jīng)破損（圖4）。事故處絕緣子有兩處明顯的放電，據(jù)觀察絕緣子臟污陳舊、老化嚴(yán)重，長(zhǎng)時(shí)間雷雨天氣導(dǎo)致其絕緣性能下降，也是本次事故的原因之一。

2.3? ? 轉(zhuǎn)備用電源倒閘操作時(shí)，主山站F14線計(jì)量柜PT燒毀

在轉(zhuǎn)用備用電源主山站F14線的倒閘操作時(shí)，主山站F14線計(jì)量柜一PT燒毀。在送電前檢查計(jì)量柜帶電顯示器，其中有一相閃爍頻率比其余兩相要低，在倒閘操作前電話聯(lián)系供電調(diào)度室詢問(wèn)主山站F14線是否正常時(shí)，回復(fù)變電站出線柜電壓正常，故判斷帶電顯示器傳感器可能在遭遇雷擊時(shí)發(fā)生損壞?，F(xiàn)再分析當(dāng)時(shí)情況，帶電顯示器正是反映了架空線情況，該線已經(jīng)存在故障，即發(fā)生一相不完全接地，或通過(guò)高阻或電弧接地，這時(shí)故障相的電壓降低，非故障相的電壓升高，大于相電壓，但達(dá)不到線電壓;如果發(fā)生一相完全接地，則故障相的電壓降到零，非故障相的電壓升高到線電壓。似斷非斷的情況可能出現(xiàn)高阻接地（另外一相電壓明顯升高），在送電時(shí)，尤其是這些似斷非斷點(diǎn)，在斷開(kāi)瞬間往往會(huì)產(chǎn)生電弧，或者在斷路點(diǎn)產(chǎn)生高溫，故在倒閘操作時(shí)產(chǎn)生高壓把PT燒毀。

3? ? 本次事故經(jīng)驗(yàn)總結(jié)及應(yīng)對(duì)措施

（1）為減少雷擊對(duì)高壓架空線的影響，現(xiàn)10 kV電壓等級(jí)的電源多已使用電力電纜輸電。建議開(kāi)展架空線改電力電纜的工作，把架空線鐵塔拆除。為保證水廠的安全供水，應(yīng)盡快落實(shí)。

（2）若綠化樹(shù)木接觸到帶電的架空線，也極有可能危及下面的車(chē)輛及行走人員，后果不堪設(shè)想，需及時(shí)處理有安全隱患的樹(shù)木。

（3）現(xiàn)供電專線13座高壓架空線鐵塔仍大量使用柱式絕緣子，在雨季的雷雨多發(fā)天氣，應(yīng)加強(qiáng)外線日常巡查力度，每周一次，保證沿途電纜蓋板、電纜溝完整性，一旦發(fā)現(xiàn)有破損則立即更換。每次巡查需做好巡查記錄，填寫(xiě)“巡查記錄表”，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題及時(shí)處理。主要檢查項(xiàng)目如下：

1）檢查線路附近的樹(shù)木與導(dǎo)線之間的距離，小于規(guī)定距離（3 m）應(yīng)及時(shí)剪枝。

2）檢查鐵塔基礎(chǔ)鋼筋混凝土裂縫與缺陷、鐵件銹蝕情況及鐵塔的側(cè)拉線。

3）用望遠(yuǎn)鏡檢查絕緣子情況，瓷絕緣子：裂紋、鋼帽裂紋、傘裙與鋼帽移位情況;復(fù)合絕緣子：傘裙、護(hù)套、黏結(jié)劑老化、破損、裂紋及附件銹蝕情況;玻璃絕緣子：鋼帽裂紋、傘裙閃烙損傷情況。

4）檢查導(dǎo)流金具、直線接續(xù)金具、溝線夾、跳線連接板、壓接式耐張線夾等金具銹蝕、磨損、裂紋、變形情況。

5）檢查高壓架空線、接地引下線斷股、破股、銹蝕、放電損傷情況，嚴(yán)重的立即組織更換。

4? ? 結(jié)語(yǔ)

高壓架空線的主要影響因素是天氣環(huán)境及絕緣子的絕緣情況，要每年做好預(yù)防性試驗(yàn)，排除有可能出現(xiàn)故障的因素，不能過(guò)載運(yùn)行，也不能長(zhǎng)期滿負(fù)荷運(yùn)行，要控制好每個(gè)因素的影響;日常對(duì)于電源的波動(dòng)做好記錄，并對(duì)波動(dòng)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，預(yù)測(cè)將要發(fā)生的變化并形成相應(yīng)的對(duì)策措施;另外，架空線與電纜接頭的處理技術(shù)、連接工藝需要符合標(biāo)準(zhǔn)要求。高壓架空線故障對(duì)整個(gè)電網(wǎng)安全可靠運(yùn)行有著極大的影響，所以做好高壓架空線的故障排除及防范工作至關(guān)重要。

[參考文獻(xiàn)]

[1] 代曉霞.試析高壓配電設(shè)備故障及其應(yīng)對(duì)策略[J].山東工業(yè)技術(shù)，2019（10）：210.

[2] 邱英輝.高壓配電設(shè)備故障及其應(yīng)對(duì)策略[J].電子技術(shù)與軟件工程，2018（19）：231.

[3] 趙少校.高低壓配電設(shè)備常見(jiàn)故障[J].電子技術(shù)與軟件工程，2018（7）：242.

[4] 張波.高低壓配電設(shè)備常見(jiàn)故障與處理分析[J].中國(guó)高新技術(shù)企業(yè)，2015（21）：133-134.

收稿日期：2019-12-17

作者簡(jiǎn)介：翟毅堅(jiān)（1981—），男，廣東東莞人，電氣工程師，從事水利水電專業(yè)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的安裝、調(diào)試和驗(yàn)收，高低壓配電設(shè)施改造維修，電氣系統(tǒng)智能控制及高低壓變頻器安裝維修保養(yǎng)等工作。