35—110kV線路導(dǎo)線斷股原因分析及解決措施

李撼天

摘要：輸電線路斷線事故是電力生產(chǎn)中一類惡性事故，架空線斷股將會(huì)直接引發(fā)斷線事故。尤其是陜、甘、寧境內(nèi)很多地區(qū)都屬于最大風(fēng)速為24米/秒的多風(fēng)地帶，更加容易發(fā)生架空線斷股現(xiàn)象。詳盡分析架空線斷股的原因，并提出具體防范措施，為今后輸電線路防振設(shè)計(jì)和線路運(yùn)行維護(hù)提供一些參考。

關(guān)鍵詞：導(dǎo)線 斷股 分析 懸垂線夾

1 分析導(dǎo)線斷股原因的重要性

導(dǎo)線斷股不僅影響導(dǎo)流性能，而且大大降低了它的抗拉強(qiáng)度，對(duì)輸電線路的安全運(yùn)行造成威脅，所以導(dǎo)線斷股的原因及解決措施是我們值得探討的。

2 導(dǎo)線斷股的共同特征與表面現(xiàn)象

統(tǒng)計(jì)線路施工大隊(duì)管線的35-110kV線路從2011-2013年共發(fā)生有3起導(dǎo)線斷股現(xiàn)象，其中2起是由于懸垂線夾導(dǎo)線內(nèi)斷股，斷股集中發(fā)現(xiàn)于LGJ-95/20截面的導(dǎo)線上，導(dǎo)線斷股處的絕緣子串上均有閃絡(luò)痕跡，雷擊是造成線路閃絡(luò)跳閘的主要原因。

從現(xiàn)場(chǎng)勘察導(dǎo)線斷股情況，斷股的位置主要發(fā)生在導(dǎo)線與懸垂線夾下部船體的接觸部分。斷股的單絲斷口形狀不一，既有斷口較為光滑的，也有呈現(xiàn)不規(guī)則的尖銳斷口，未斷股的鋁合金線上也存在熔融的痕跡，同時(shí)還發(fā)現(xiàn)有一些微小金屬瘤狀物粘附在上面，有的地方甚至出現(xiàn)了兩股鋁合金線熔接在一起的現(xiàn)象。

從斷股處發(fā)現(xiàn)的溶融、熔蝕痕跡來看，導(dǎo)線由于在高熱量的作用下，外層單股鋁絞線被直接熔斷或大面積熔蝕后被張力拉伸至斷。

3 高熱量來源及產(chǎn)生熱量的影響因素

由于斷股相絕緣子串都有明顯的放電閃絡(luò)痕跡，從理論上來說，輸電線路系統(tǒng)工頻短路電流、雷電流都可能導(dǎo)致懸垂線夾與導(dǎo)線的連接處出現(xiàn)大量的熱能量，盡管雷電沖擊電流幅值很大，但持續(xù)時(shí)間很短，所產(chǎn)生的能量不大，要遠(yuǎn)小于短路電流產(chǎn)生的熱容量。統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)，發(fā)生導(dǎo)線斷股線路的跳閘原因不僅只有雷擊，同樣還有鳥害引起的跳閘。而鳥害引起的接地短路跳閘只有工頻短路電流的出現(xiàn)，并沒有雷電流。因此，可判斷造成導(dǎo)線斷股的大量熱能量是由工頻短路電流產(chǎn)生的。

由電流的熱效應(yīng)可知，當(dāng)輸電線路發(fā)生絕緣子串閃絡(luò)跳閘時(shí)，其短路工頻續(xù)流通過懸垂線夾與導(dǎo)線連接處產(chǎn)生的熱量由以下公式求得：

Q=I2Rt （1）

式中：Q——熱量（J）

I——短路工頻續(xù)流（A）

R——導(dǎo)線和懸垂線夾的接觸電阻（Ω）

從上式中可以看到，短路工頻續(xù)流通過懸垂線夾與導(dǎo)線連接處產(chǎn)生的熱量的影響因素有短路工頻續(xù)流的大小、導(dǎo)線與懸垂線夾的接觸電阻的大小和保護(hù)裝置切除故障的時(shí)限的長短這三個(gè)因素，且都與熱量成正比關(guān)系。

短路工頻續(xù)流的大小和保護(hù)裝置切除故障的時(shí)限長短一般受到電力系統(tǒng)的影響決定，經(jīng)統(tǒng)計(jì)該地區(qū)多次輸電線路短路跳閘（包括導(dǎo)線有斷股現(xiàn)象和沒有導(dǎo)線有斷股現(xiàn)象的情況）時(shí)的有關(guān)數(shù)據(jù)得知，線路跳閘時(shí)的工頻短路電流的大小一般在7.74kA-8.2kA之間，保護(hù)裝置切除故障的時(shí)限一般在53ms-85ms之間。在同樣的短路工頻續(xù)流大小和保護(hù)裝置切除故障時(shí)限長短相近的情況下，大部分經(jīng)懸垂線夾和絕緣子閃絡(luò)放點(diǎn)接地短路后線路桿塔都沒有引起導(dǎo)線斷股，只有少數(shù)的桿塔引起了導(dǎo)線斷股。可見影響導(dǎo)線過熱斷股的因數(shù)與目前系統(tǒng)的短路工頻續(xù)流的大小和保護(hù)裝置切除故障的時(shí)限的長短關(guān)系不大。所以，造成導(dǎo)線斷股的至關(guān)因素應(yīng)該是懸垂線夾內(nèi)異常增大的接觸電阻。通常導(dǎo)線與懸垂線夾連接處纏繞著鋁包帶，經(jīng)長時(shí)間運(yùn)行，表面氧化、積污或松動(dòng)等原因，接觸電阻會(huì)異常增大。當(dāng)架空輸電線路遭雷擊、鳥害等造成絕緣子串閃絡(luò)時(shí)，較大的短路工頻續(xù)流經(jīng)該異常增大的接觸電阻產(chǎn)生大量熱量，溫度升至鋁導(dǎo)線的熔點(diǎn)時(shí)，可造成導(dǎo)線斷股。

4 懸垂線夾內(nèi)接觸電阻的測(cè)量

為了知道懸垂線夾內(nèi)接觸電阻大小，我們利用線路停電檢修的機(jī)會(huì)，對(duì)選點(diǎn)測(cè)量了懸垂線夾內(nèi)的接觸電阻，測(cè)量結(jié)果（表一）顯示，安盤線自2000年投運(yùn)以來一直沒有動(dòng)過的使用鋁包帶纏繞導(dǎo)線的懸垂線夾的接觸電阻，下部為7.49Ω，上部為0.11Ω。而靖南線2#桿因在2008年更換預(yù)絞絲護(hù)線條至今未拆除，選其點(diǎn)進(jìn)行懸垂線夾接觸電阻測(cè)量，下部為0.319mΩ，上部為0.157 mΩ。線夾下部接觸電阻相差達(dá)2萬多倍，上部相差700多倍。將7.49 Ω的接觸電阻最大測(cè)量值及系統(tǒng)中較常出現(xiàn)的8kA短路電流、70毫秒保護(hù)裝置切除故障的時(shí)限帶入公式（1）求

得可能產(chǎn)生的熱量可高達(dá)33555200J。根據(jù)鋁的比熱容-0.88*103J/（kg℃），33555200焦耳的熱量可使1g的鋁升高370.2℃的溫度，2g的鋁股產(chǎn)生的瞬時(shí)高溫可達(dá)740.4℃，此溫度將超過鋁的熔點(diǎn)660.4℃。

通常，導(dǎo)線與懸垂線夾連接處纏繞著鋁包帶，經(jīng)長時(shí)間運(yùn)行，表面氧化、積污或松動(dòng)等原因，接觸電阻會(huì)異常增大。當(dāng)架空輸電線路遭雷擊、鳥害等造成絕緣子串電弧閃絡(luò)時(shí)，較大的短路工頻續(xù)流經(jīng)該異常增大的接觸電阻產(chǎn)生大量熱量，溫度達(dá)到鋁導(dǎo)線的熔點(diǎn)時(shí)，可致導(dǎo)線斷股。

表一 接觸電阻測(cè)量結(jié)果

5 防止懸垂線夾內(nèi)導(dǎo)線斷股措施

經(jīng)過實(shí)際運(yùn)行中的經(jīng)驗(yàn)積累，對(duì)防范懸垂線夾內(nèi)導(dǎo)線斷股也提出了初步措施，可根據(jù)進(jìn)一步分析后逐步實(shí)施：

5.1 加強(qiáng)線路運(yùn)行的維護(hù)，做好線路的防雷、防鳥、防外力破壞工作，減少線路發(fā)生絕緣子串電弧閃絡(luò)的機(jī)會(huì)。嚴(yán)把線路驗(yàn)收質(zhì)量關(guān)，杜絕因?yàn)槭┕べ|(zhì)量不好造成的導(dǎo)線斷股的偶然因素。

5.2 發(fā)生導(dǎo)線經(jīng)絕緣子故障后，應(yīng)該對(duì)懸垂線夾進(jìn)行檢查，并做好更換和修補(bǔ)導(dǎo)線的準(zhǔn)備。

5.3 對(duì)發(fā)生多起懸垂線夾內(nèi)導(dǎo)線斷股的線路及投運(yùn)時(shí)間較長的導(dǎo)線進(jìn)行全線路檢查，對(duì)發(fā)現(xiàn)的問題及時(shí)進(jìn)行整改。

5.4 加強(qiáng)檢測(cè)，使用紅外測(cè)溫儀對(duì)發(fā)生絕緣子閃絡(luò)的懸垂線夾進(jìn)行溫度檢測(cè)。

6 結(jié)束語

線路經(jīng)過長時(shí)間運(yùn)行，由于表面發(fā)生氧化等原因，導(dǎo)線和懸垂線夾的接觸電阻異常增大。當(dāng)輸電線路遭受

雷擊、鳥害時(shí)容易造成絕緣子串閃絡(luò)，很大的短路工頻電流通過異常增大的接觸電阻產(chǎn)生高熱量，當(dāng)溫度升至導(dǎo)線的熔點(diǎn)時(shí)，可引發(fā)導(dǎo)線斷股。為了保證線路正常運(yùn)行，應(yīng)采取一定措施來防止導(dǎo)線在懸垂線夾內(nèi)斷股現(xiàn)象發(fā)生。

參考文獻(xiàn)：

[1]楊挺，等.輸電線路導(dǎo)線在懸垂線夾內(nèi)斷股的原因分析及對(duì)策[A].中國南方電網(wǎng)第3屆電網(wǎng)技術(shù)論壇論文集[C].