劉生琳，肖建軍

(國(guó)網(wǎng)甘肅省電力公司定西供電公司，甘肅 定西 743000)

110kV線(xiàn)路避雷線(xiàn)故障的分析與處理

劉生琳，肖建軍

(國(guó)網(wǎng)甘肅省電力公司定西供電公司，甘肅 定西 743000)

介紹了某鐵路牽引站110 kV牽引線(xiàn)的避雷線(xiàn)放電燒斷的經(jīng)過(guò)，分析了避雷線(xiàn)放電與牽引站110 kV線(xiàn)路鐵塔位置的關(guān)系，并根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量及牽引站運(yùn)行方式對(duì)避雷線(xiàn)上長(zhǎng)期存在的鐵道機(jī)車(chē)回流電流提出了改進(jìn)措施，以保證牽引站的安全可靠運(yùn)行。

牽引站；回流線(xiàn)；避雷線(xiàn)；連接金具；放電發(fā)熱

0 引言

某鐵路牽引站分別由某供電公司110 kV 1123牽引線(xiàn)和1113牽引線(xiàn)供電(1主1備)。根據(jù)鐵路牽引站供電相關(guān)技術(shù)資料，鐵路牽引站1次110 kV A，B，C三相星型連接，中性點(diǎn)不接地；次級(jí)為三角形連接，C相直接接地，A，B兩相(27.5 kV)接至高壓接觸網(wǎng)，供給鐵路上行和下行機(jī)車(chē)用電，機(jī)車(chē)回流線(xiàn)與牽引站連接。

在電力系統(tǒng)中，輸電線(xiàn)路采用避雷線(xiàn)的主要目的是防雷，即泄放雷電流。在線(xiàn)路正常運(yùn)行中，由于避雷線(xiàn)和載流導(dǎo)線(xiàn)之間的電磁感應(yīng)作用，避雷線(xiàn)可能會(huì)產(chǎn)生不同程度的感應(yīng)電壓，引起避雷線(xiàn)中有感應(yīng)電流流動(dòng)。感應(yīng)電壓的大小與線(xiàn)路負(fù)荷大小、電壓等級(jí)及導(dǎo)線(xiàn)布置方式有關(guān)。但由于本次事件中1113牽引線(xiàn)為空載線(xiàn)路，所以負(fù)荷電流產(chǎn)生的電磁感應(yīng)并不是引起避雷線(xiàn)嚴(yán)重放電發(fā)熱的原因。為此，對(duì)1113牽引線(xiàn)避雷線(xiàn)放電燒斷引起線(xiàn)路短路故障的異常情況進(jìn)行技術(shù)分析和試驗(yàn)，并根據(jù)分析、試驗(yàn)結(jié)果采取相應(yīng)的改進(jìn)措施。

1 避雷線(xiàn)放電燒斷經(jīng)過(guò)

2016-02-19T08：28，該鐵路牽引站110 kV 1113牽引線(xiàn)(空載備用)零序過(guò)流Ⅱ段、距離加速保護(hù)動(dòng)作，電源側(cè)開(kāi)關(guān)跳閘，重合閘動(dòng)作不成功，強(qiáng)送不成功。故障發(fā)生前1123牽引線(xiàn)帶牽引站運(yùn)行，1113牽引線(xiàn)空載備用。

經(jīng)運(yùn)維人員現(xiàn)場(chǎng)檢查發(fā)現(xiàn)，牽引站1113牽引線(xiàn)龍門(mén)架側(cè)1根避雷線(xiàn)掛點(diǎn)脫落，搭掛在三相導(dǎo)線(xiàn)上，造成三相短路。

技術(shù)人員從值班人員處了解到，1113牽引線(xiàn)龍門(mén)架的連接金具在夜間時(shí)常出現(xiàn)放電發(fā)亮現(xiàn)象。技術(shù)人員對(duì)故障現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)1113牽引線(xiàn)一根避雷線(xiàn)的龍門(mén)架U形環(huán)連接處螺栓已燒斷，造成避雷線(xiàn)脫落并搭接在輸電線(xiàn)路三相導(dǎo)線(xiàn)上；另一根避雷線(xiàn)的龍門(mén)架連接板及U形環(huán)處均有嚴(yán)重放電痕跡。

2 避雷線(xiàn)放電燒斷原因分析

牽引站通過(guò)高壓接觸網(wǎng)供給電力機(jī)車(chē)負(fù)載后，絕大部分電流通過(guò)鋼軌、回流線(xiàn)和大地返回牽引變，一小部分電流通過(guò)鋼軌附近110 kV鐵塔接地裝置流經(jīng)避雷線(xiàn)后返回牽引變。牽引站供電回路如圖1所示。

圖1 牽引站供電回路示意

圖1中：I牽為接觸網(wǎng)的牽引電流；I1為沿鋼軌的回流；I2為沿大地的回流；I3為沿避雷線(xiàn)的回流。根據(jù)基爾霍夫電流定律，可得I牽=I1+I2+I3。

在鋼軌附近無(wú)110 kV線(xiàn)路鐵塔情況下，I3=0。但當(dāng)鋼軌附近有110 kV鐵塔時(shí)，I3則通過(guò)鐵塔接地裝置分流傳到避雷線(xiàn)，再在龍門(mén)架處流入接地網(wǎng)。避雷線(xiàn)與龍門(mén)架的接頭連接處存在的U形環(huán)、螺母等接觸面，由于受外界環(huán)境影響，易接觸不良，接觸電阻偏大，造成放電、發(fā)熱等現(xiàn)象；同時(shí)當(dāng)牽引負(fù)荷增大時(shí)，沿避雷線(xiàn)的回流也增大，造成避雷線(xiàn)線(xiàn)夾處發(fā)熱、放電加劇，甚至燒斷。

3 現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試驗(yàn)證

在牽引站1123線(xiàn)主供、1113線(xiàn)空載備供方式下，當(dāng)有機(jī)車(chē)通過(guò)時(shí)，技術(shù)人員對(duì)牽引站1123牽引線(xiàn)龍門(mén)架的接地引下線(xiàn)的電流以及龍門(mén)架避雷線(xiàn)連接處的溫度進(jìn)行測(cè)量，測(cè)試表明：當(dāng)牽引站負(fù)荷達(dá)到210 A(高壓側(cè))時(shí)，龍門(mén)架接地引下線(xiàn)的電流為0，龍門(mén)架避雷線(xiàn)連接處溫度為15°。同時(shí)，對(duì)1113牽引線(xiàn)龍門(mén)架的接地引下線(xiàn)的電流以及龍門(mén)架避雷線(xiàn)連接處溫度進(jìn)行測(cè)量，測(cè)試表明：當(dāng)1123牽引線(xiàn)負(fù)荷達(dá)到210 A時(shí)，1113牽引線(xiàn)龍門(mén)架接地引下線(xiàn)的電流由0.5 A上升到6.6 A，其龍門(mén)架避雷線(xiàn)連接處溫度由36°升高到52°。當(dāng)電力機(jī)車(chē)通行結(jié)束后，接地電流與溫度又恢復(fù)到原來(lái)的狀態(tài)。

2條110 kV牽引線(xiàn)路避雷線(xiàn)中電流之所以不同，是由于1113牽引線(xiàn)在鋼軌附近有鐵塔，鐵道機(jī)車(chē)負(fù)荷電流有一小部分經(jīng)由避雷線(xiàn)返回，而1123牽引線(xiàn)在鋼軌附近則無(wú)鐵塔。

4 改進(jìn)措施

4.1 避雷線(xiàn)連接金具加跨接線(xiàn)

技術(shù)人員結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際，研究制定2套方案：

(1) 在龍門(mén)架避雷線(xiàn)連接處加裝絕緣子，徹底隔斷電流；

(2) 在連接處并列敷設(shè)1根跨接導(dǎo)線(xiàn)，對(duì)連接金具進(jìn)行保護(hù)。

在有雷電時(shí)，方案(1)會(huì)造成避雷線(xiàn)雷電流無(wú)法向接地網(wǎng)泄放，經(jīng)技術(shù)人員討論后決定用方案(2)。

4.2 加強(qiáng)鐵路回流線(xiàn)的檢查維護(hù)

鐵路部門(mén)應(yīng)加強(qiáng)對(duì)牽引站回流線(xiàn)的定期檢查維護(hù)，防止因回流線(xiàn)接觸不良等故障造成供電部門(mén)輸電線(xiàn)路避雷線(xiàn)的回流電流加大。

在采取上述整改措施后，該公司安排技術(shù)人員在半年時(shí)間內(nèi)對(duì)原放電連接處進(jìn)行跟蹤測(cè)試檢查，結(jié)果顯示溫度正常，避雷線(xiàn)龍門(mén)架連接處也無(wú)放電痕跡，跨接導(dǎo)線(xiàn)運(yùn)行穩(wěn)定。

2016-11-12。

劉生琳(1965—)，男，高級(jí)工程師，主要從事輸電線(xiàn)路等工作，email：642560684@qq.com。

肖建軍(1975—)，男，高級(jí)工程師，主要從事高電壓試驗(yàn)與測(cè)量技術(shù)的研究等工作。