某光伏站出線避雷器引線銅鋁過渡線夾斷裂故障分析

王東旭

（三峽新能源曲陽發電有限公司，河北 保定 071000）

引言

110 kV架空線路通常采用鋼芯鋁絞線，而避雷器引線接頭通常為銅材質，銅鋁兩種材質直接電氣導通處會產生不可逆的焦耳熱，對電纜接頭有一定損傷[1-2]。電力行業規范要求銅鋁兩種材質的連接需采用銅鋁過渡線夾進行過渡，但是銅鋁過渡線夾斷裂造成電氣事故頻繁發生[3-5]。某光伏電站在運行過程中，突然全站失電，經檢查110 kV出線B相避雷器引線銅鋁過渡線夾斷裂導致該相線路接地。

1 電站的基本運行情況及故障現象

某日上午，光伏電站110 kV線路運行、110 kV母線運行、1號主變運行、35 kV母線運行、1號至5號集電線路運行、35 kV 1號SVG運行、1號站用變運行、400 V 401開關運行、1號至55號光伏陣列運行。11：06，光伏電站監控后臺警報鈴聲響起，110 kV母線失電，全站設備脫網。主控后臺報110 kV線路縱差保護動作，A相差動電流0.006 A，A相制動電流0.263 A，B相差動電流4.024 A，B相制動電流3.980 A，C相差動電流0.007 A，C相制動電流0.270 A，110 kV水棋線131開關動作跳閘，重合閘2.5 s后啟動并合閘成功，110 kV線路單相PT顯示線路無電壓，全站設備依然處于脫網狀態。

2 處理過程

1）上午11：08，值班人員立即匯報當值運行班長，并對110 kV線路保護裝置具體保護動作情況及相關數據進行統計并記錄。11：10，運行值班人員向保定地調調控中心進行了匯報，調控中心值班調度員下令將110 kV水棋線131開關由運行轉至冷備用狀態，并要求我站立即組織人員對線路進行視帶電巡視。

2）上午11：15，運行班長立即組織人員分成兩隊，一隊人員對站內110 kV水棋線131間隔及出線側設備進行巡檢，另一隊人員將廠用電由35 kV 1號站用變倒至10 kV 2號站用變。同時通知線路維護單位配合我站運維人員對110 kV水棋線送出線路巡線，查找故障點。11：20，運行人員檢查發現110 kV水棋線出線側避雷器B相引線線夾斷裂脫落，搭接到110 kV水棋線GIS組合電器氣室外殼放電。如圖1所示，圖中小圈處為避雷器引線銅鋁過渡線夾銅鋁熔合處斷裂處，大圈處為引線搭接到110 kV GIS組合電器氣室外壁放電處。

圖1 避雷器引線搭接到GIS氣室外殼

3）上午11：30，確定線路故障點后，運行人員立即向保定調度申請110 kV水棋線轉檢修，組織對110 kV水棋線出線側避雷器B相引線銅鋁過渡線夾進行更換。

4）下午16：50，線路維護單位對110 kV水棋線送出線路巡線完成，未發現任何異常。

5）下午17：30，在線路停電完成并做好安全措施后，檢修人員組織對110 kV水棋線B相及A、C相出線側避雷器引線銅鋁過渡線夾進行更換，如圖2為更換下來的銅鋁過渡線夾。

圖2 斷裂的銅鋁過渡線夾

6）故障處理結束后，17：45向保定地調報竣工，申請110 kV水棋線送電，23：30 110 kV水棋線送電完成，檢查站內一、二次設備均運行正常。

3 故障原因分析

110 kV水棋線出線側B相避雷器引流線與避雷器之間呈垂直方向，但是銅鋁過渡線夾為平板型，線夾長期承受引流線產生的應力，加上大風天氣下引流線晃動，導致避雷器引線銅鋁過渡線夾銅鋁熔合處斷裂，引線搭接到110 kV GIS組合電器氣室外壁放電接地，110 kV水棋線縱差保護動作跳閘。

值得關注的是，本次故障線路兩側開關重合閘啟動合閘成功，由于存在永久性故障線路對端棋盤站內163開關再次跳開，本端131開關重合閘成功后沒有動作。原因分析如下，如圖3所示為光伏電站與棋盤站線路的一次系統圖，光伏電站側線路B相避雷器引線銅鋁過渡線夾斷裂導致線路B相接地，差動保護動作兩側開關跳閘，棋盤站側163開關重合閘整定時間為1.5 s，光伏電站側131開關定值重合閘整定時間為2.5 s，1.5 s時棋盤站側163開關重合閘成功，由于線路上存在永久性故障，163開關再次保護動作跳閘，2.5 s時131開關重合閘成功后，由于對端163開關已經重合后再跳開，線路上無電壓，光伏場站孤島保護全站設備依然處于脫網狀態，就不會產生任何故障電流，所以導致保護裝置沒有任何動作，131開關重合后沒有跳開。

圖3 光伏電站與棋盤站線路的一次系統圖

4 預防措施

1）針對此類問題，加強巡視檢查，尤其對電氣設備引線連接處要重點檢查。同時在全站停電檢修時，要全面檢查，對強度較差的線夾進行改進。如圖4所示，將銅鋁過渡線夾的連接板處由線接觸改為面接觸，連接板上部為銅材質，下部為鋁材質，從而增加了結合面積，提升了線夾強度。

圖4 改進后的銅鋁過渡線夾

2）本次故障發生由于線夾長期承受避雷器引線產生的彎曲應力，所以安裝時應選用設備與引線之間角度合適的銅鋁過渡線夾。本次故障更換為T型銅鋁過渡線夾，增加銅鋁過渡線夾的運行可靠性，降低線路的故障率，如圖5所示。

圖5 T型銅鋁過渡線夾

3）組織線路巡檢人員對電站管轄范圍內的銅鋁過渡線夾進行全面排查，發現存在缺陷或者選型不合適的線夾立即提報檢修計劃，及時消除隱患，保證光伏電站的運行穩定可靠，進而提高公司的效益。