一起220 kV線路跳閘事件分析

夏喜山，周宏文，呂琨璐

（1．國網黑龍江賓縣電業局有限公司，黑龍江 賓縣150400；2．國網寧夏電力有限公司銀川供電公司，寧夏 銀川750002；3．國網寧夏電力有限公司寧東供電公司，寧夏 寧東750411）

關鍵字：220 kV線路；跳閘；碳纖維導線

1 事件經過

2020年1月8日，220 kV章南甲線發生跳閘。該線路#24故障桿塔位于農田段內，位于#24單回耐張塔A相大號側自耐張管出口約10 cm處碳纖維導線發生斷裂（如圖1所示），搭落在故障桿塔下方的樹木上，24#桿塔為農田段內，未造成人員觸電等事故。#25塔橫擔變形。根據查閱線路施工資料，2015年4月21—25日，由寧夏某建設發展有限責任公司負責施工，對該線路#8～#114區段進行碳纖維更換，碳纖維導線型號為JRLX/T-400/40。經查閱資料，該型號導線最大使用應力為90 N/mm。2017年11月20—29日，因#23～#24跨越京藏高速不滿足“三跨”要求，由寧夏某電力有限公司負責施工，對該線路#22～#24段進行桿塔改造，并將原碳纖維導線開斷、重新壓接后掛至新建#24鐵塔上。

圖1 故障桿塔導線斷裂處照片

2 原因分析

現場將斷口兩側的導線進行對接復原，碳芯斷口茬口基本能夠復原，說明導線斷裂瞬間，沒有因斷裂造成碳芯有部分丟失。從外層鋁線的特征來看，有明顯拉伸現象，且鋁線斷口較平齊，斷裂處鋁線呈銀白色，未見明顯的外部損傷痕跡，符合碳芯先被拉斷后拉力全部作用在鋁線上，因鋁線為軟材質瞬間被拉伸直至斷裂的情況。剝開外層的鋁線上，芯棒斷口有新舊兩種斷痕（導線生產廠家結論），說明碳芯在1月10日斷裂前已經受損，新斷痕是導線整體斷裂時留下的。分析斷線的關鍵在于碳芯斷裂或舊斷痕形成的原因，通過現場分析判斷，主要有3類原因：一是導線在安裝前即存在傷痕，二是導線在安裝過程中造成傷痕，三是運行過程中產生的傷痕。

在該條線路運維工作中，因該段為高速施工重要隱患點，所以運維人員除每月定期開展一次正常巡視工作外，每天還開展一次特巡。2018年6月7日、10月15日分別對#24塔開展的紅外測溫均正常。該段線路于2017年11月29日改造完成，運維單位嚴格按照施工圖進行驗收，投運后再無停電綜檢和人員抵近檢查。排除運維工作造成的影響。1月10日21:10故障時負荷13.36 MW，此段導線未過負荷，排除導線過負荷造成的影響，故此排除第三種原因——運行過程中產生的傷痕。針對第一、第二類原因，銀川供電公司分別委托中國電科院和寧夏電科院開展相應試驗，具體方案如下。

導線質量力學驗證試驗：向中國電科院發送故障線路A相導線，開展導線芯棒（碳芯）抗拉強度、卷繞、扭轉、徑向耐壓及絞線拉斷力等5項綜合試驗，用來判斷導線質量是否存在問題。試驗結果表明，試驗樣品芯棒抗拉強度、卷繞、扭轉及絞線拉斷力等結果均為合格，但徑向耐壓試驗結果不合格。根據Q/GDW 1851—2012《碳纖維復合材料芯架空導線》中第5.4.9條要求，“復合芯棒應承受不小于30 kN的壓力，其端部應不開裂和脫皮”，實際驗證試驗中，當壓力到20 kN時，該芯棒就開始出現裂紋。

施工安裝質量檢測試驗：本次位于耐張線夾壓接管口外約10 cm處，但位于T型線夾內部，如圖2所示。

圖2 斷線位置

檢測試驗前，由原施工單位制作試驗樣品4組，分別開展X光探傷及解剖取樣、拉力試驗，用來判斷施工工藝是否存在問題。樣品和試驗情況如表1所示。

由表1數據可基本判定：導線碳芯徑向耐壓不滿足國標30 kN標準，存在質量問題。

表1 試驗樣品、模具、壓力及試驗結果

由表2數據結合現場對比照片可基本判定：當時施工過程中制作故障T型引流線夾的模具42號模具。

表2 T型線夾故障實物與試件外徑數據對比表

在做導線拉斷力試驗時，導線拉斷力為35.9 kN，對比試驗斷點與故障現場導線斷點的位置、碳芯端口形狀、鋁絞線收縮斷面，結果：相似程度較高。

在對X光探傷發現裂痕的試件進行解剖后，發現：碳芯確已斷裂，端口形狀與故障導線斷口形狀相似。

3 故障原因分析結論

綜上所述，通過試驗數據與實物照片的對比分析可以得出如下結論：導線自身質量不合格，碳芯徑向耐壓不滿足規程要求。施工工藝不合格，T型線夾壓接過程中，選用了模具偏小，應選擇45模具合理，實際卻選用42的模具。

4 針對性措施

一是對220 kV線路相關的耐張線夾、T型線夾及管外1 m處開展X光探傷檢測，確保線夾內及外部近距離處碳芯完好；二是在220 kV線路用到碳纖維導線的耐張塔處安裝備份線夾，作為斷線的后備保護；三是嚴格碳纖維導線的到貨驗收及抽樣試驗；四是安排對運行單位、施工單位針對碳纖維導線安裝工藝規范、運維注意事項以及相關檢測方法進行全面培訓，熟練掌握碳纖維導線安裝、驗收、運行以及檢測的相關技能。五是鑒于碳纖維導線對施工工藝要求非常高，建議在耐張塔雙分裂及以上跳線串的設計上不要采用T型線夾，盡量減少在碳纖維導線上的附件。

建議采取以下方法：一是直接選用多接線板的耐張線夾。（須向廠家定制）二是對雙分裂導線可采用耐張線夾接線板正反兩側各接1根跳線的方式。三是在耐張線夾接線板處加裝1個過渡板，過渡板左右各留1個左右對稱，分別接兩根跳線。