張忠豪+劉偉亮

【摘 要】東莞供電局管轄輸電線路多條早期建設(shè)線路地線采用GJ50鋼絞線，存在線徑較小，過(guò)流能力不足，銹蝕嚴(yán)重等問(wèn)題。為提高地線的機(jī)械強(qiáng)度，東莞局采用了在原地線纏繞預(yù)絞絲，通過(guò)線夾與預(yù)絞絲固定地線的方法對(duì)早期建設(shè)線路進(jìn)行改造。2016年3月16日，110千伏大松線在預(yù)絞絲斷口處發(fā)生斷線，本文旨在通過(guò)研究這一事故，對(duì)在地線上纏繞預(yù)絞絲的做法進(jìn)行全面分析，從而提出相應(yīng)解決辦法和補(bǔ)救措施。

【關(guān)鍵詞】GJ50鋼絞線；預(yù)絞絲；大松線

110千伏大松線于2015年5月13日由110kV黎朗甲松線改造投運(yùn)，線路全長(zhǎng)5.139km。N20-N25地線采用GJ-50，為1989年10月12日投運(yùn)，以上線路使用FXBW4-110/100型合成絕緣子。

2016年3月16日21時(shí)45分，大朗站110kV大松線121開(kāi)關(guān)距離Ⅰ段、零序Ⅰ段保護(hù)動(dòng)作跳閘，重合閘失敗，故障測(cè)距5.7km，故障相別B相。經(jīng)過(guò)故障巡視人員發(fā)現(xiàn)，大松線N22塔B相大號(hào)側(cè)導(dǎo)線、絕緣子均壓環(huán)有放電痕跡，N21-N23左側(cè)地線掉落，N21-N22右側(cè)地線掉落，N22塔左右兩側(cè)地線掛點(diǎn)均為斷開(kāi)點(diǎn)。

1 故障原因分析

1.1 線路跳閘分析

綜合當(dāng)晚潮濕的天氣，雷電定位系統(tǒng)無(wú)雷擊顯示以及N22塔B相絕緣子掛點(diǎn)處有少量飄掛物，可以初步判斷此次跳閘的原因?yàn)轼B(niǎo)類(lèi)銜草大窩過(guò)程所致。且根據(jù)地線斷線的情況，可表明短路電流是由于B相發(fā)生單相接地短路，短路電流通過(guò)塔頂?shù)鼐€過(guò)流形成的[1]。

1.2 地線斷線原因分析

110kV大松線地線運(yùn)行年限已達(dá)20年以上，需要在五年內(nèi)安排進(jìn)行改造。然而因?yàn)橥ｋ娎щy，短期內(nèi)無(wú)法實(shí)現(xiàn)全線改造。針對(duì)地線主要在懸垂線夾處發(fā)生斷線的情況，東莞供電局采用了在原地線懸垂線夾處纏繞預(yù)絞絲進(jìn)行機(jī)械加固。但本次大松線N22塔預(yù)絞絲端部發(fā)生斷線。我們對(duì)斷口性質(zhì)進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)端口有明顯燒蝕痕跡，且較為平整，判斷為熔斷性質(zhì)。因此，可以初步判斷在老舊地線上加裝預(yù)絞絲導(dǎo)致地線熱穩(wěn)定性能不足為本次斷線的主要原因。

2 試驗(yàn)分析

為分析預(yù)絞絲處理對(duì)老舊銹蝕鋼絞地線發(fā)熱熔斷機(jī)理，擬對(duì)發(fā)生過(guò)斷線故障的同批次地線進(jìn)行大電流溫升試驗(yàn)，分析改造地線在電流作用下的熱效應(yīng)，探索老舊地線補(bǔ)修改進(jìn)措施。

2.1 接觸電阻測(cè)試

鍍鋅鋼絞線在表面鍍鋅層腐蝕后內(nèi)部鋼材裸露產(chǎn)生銹蝕，鐵銹的成分主要是鐵和鋅的氧化物和硫化物，導(dǎo)電性能較差，在電壓較小的情況下無(wú)法形成導(dǎo)電回路，此時(shí)預(yù)絞絲與鋼絞線間形成高阻回路。在大電流從鐵塔線夾流過(guò)預(yù)絞絲與鋼絞線回路時(shí)，會(huì)導(dǎo)致接觸不良點(diǎn)發(fā)熱嚴(yán)重，甚至使金屬地線熔斷[2]。

為驗(yàn)證這一推論，采用Megger公司DLRO 10數(shù)字式接觸電阻測(cè)量?jī)x對(duì)接觸電阻進(jìn)行測(cè)量，最大量程2kΩ。測(cè)量時(shí)需對(duì)測(cè)量點(diǎn)金屬特別是銹蝕鋼絞線表面進(jìn)行打磨使其光亮潔凈。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，含銹蝕鋼絞線組合接觸電阻測(cè)量數(shù)值較大，為幾十歐姆甚至更高，比含無(wú)銹蝕鋼絞線組合接觸電阻普遍大100倍以上。

2.2 溫升試驗(yàn)

對(duì)于相同的試樣施加不同的電流差別僅僅是導(dǎo)線絕對(duì)溫度的不同，導(dǎo)線不同部位相對(duì)溫升僅在數(shù)量上有差異，故在發(fā)熱點(diǎn)明顯的情況下不同的試驗(yàn)電流對(duì)判斷發(fā)熱點(diǎn)無(wú)影響。試驗(yàn)對(duì)所有試樣均施加了試驗(yàn)電流40A和50A，為簡(jiǎn)化分析過(guò)程選取50A試驗(yàn)電流下的結(jié)果進(jìn)行闡述。

對(duì)于銹蝕鋼絞線纏繞帶磨砂預(yù)絞絲的情況，從電流溫升試驗(yàn)結(jié)果看到，預(yù)絞絲兩端部發(fā)熱非常明顯。表明預(yù)絞絲電流由預(yù)絞絲端部流入鋼絞線，在端部產(chǎn)生發(fā)熱現(xiàn)象。

而對(duì)于無(wú)銹蝕鋼絞線纏繞預(yù)絞絲，整個(gè)回路溫度分布較為均勻沒(méi)有明顯異常發(fā)熱點(diǎn)。預(yù)絞絲與無(wú)銹蝕鋼絞線間沒(méi)有銹蝕層，金屬間有效接觸面積大，接觸電阻小。纏繞預(yù)絞絲段散熱面積大以及有效導(dǎo)線截面積大，故而相比其他段溫升小。試驗(yàn)中使用的預(yù)絞絲磨砂為不導(dǎo)電材質(zhì)，在纏繞制作過(guò)程中預(yù)絞絲與鋼絞線間接觸部分表面磨砂被刮下，造成接觸良好。從而我們判斷，老舊地線的銹蝕是造成地線斷線的主要原因[3]。

2.3 改進(jìn)試驗(yàn)

為了尋找改進(jìn)的方法，我們又進(jìn)行了幾組改進(jìn)型試驗(yàn)，分別是整段鋼絞線除銹、端部除銹纏繞鋁包帶、端部除銹并加裝導(dǎo)流線。

對(duì)于第一組試樣，鋼絞線在裝有預(yù)絞絲段進(jìn)行打磨除銹，使其表面光潔，打磨長(zhǎng)度不短于預(yù)絞絲長(zhǎng)度。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，打磨后的鋼絞線在預(yù)絞絲端部沒(méi)有異常發(fā)熱現(xiàn)象，溫度在同一段導(dǎo)體中分部均勻，纏繞預(yù)絞絲部分溫度比鋼絞線段小約17℃，此改進(jìn)方案能有效解決銹蝕鋼絞線纏繞預(yù)絞絲后局部異常發(fā)熱問(wèn)題。

對(duì)于第二組試樣，對(duì)預(yù)絞絲端部銹蝕鋼絞線長(zhǎng)度約15cm打磨光潔后，用鋁包帶以1/2重疊的方式繞包打磨過(guò)的鋼絞線和預(yù)絞絲，使其形成有效搭接。纏繞鋁包帶的端部仍然有明顯的異常發(fā)熱點(diǎn)，由于鋁包帶具有一定剛度，且鋼絞線線徑較小，鋁包帶與繞包線材之間存在一定空隙，故接觸并不好，預(yù)絞絲端部纏繞鋁包帶后還影響其散熱。此改進(jìn)方案雖然實(shí)現(xiàn)較為簡(jiǎn)單，便于施工，但對(duì)于增強(qiáng)預(yù)絞絲與銹蝕鋼絞線間導(dǎo)電效果不理想、。

對(duì)于第三組試樣，將預(yù)絞絲端部附近約10cm長(zhǎng)度的銹蝕鋼絞線打磨光潔后，引流線一端通過(guò)C型線夾連接打磨部分鋼絞線，另一端通過(guò)JB線夾連接預(yù)絞絲，目的是將地線電流通過(guò)導(dǎo)流線直接引至鐵塔而不經(jīng)過(guò)預(yù)絞絲。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，各段導(dǎo)線的溫升較為均勻，沒(méi)有發(fā)現(xiàn)異常發(fā)熱點(diǎn)。此方案從增強(qiáng)導(dǎo)電能力、施工難度和改造成本等綜合方面考慮為一種相對(duì)優(yōu)良的改進(jìn)方案。

2.4 試驗(yàn)結(jié)果與分析

采用鍍鋅鋼絞線作為架空輸電線路地線，在經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的運(yùn)行以及酸雨腐蝕作用后容易發(fā)生銹蝕，導(dǎo)致鋼絞線表面導(dǎo)電性能和機(jī)械強(qiáng)度嚴(yán)重下降，在大電流作用下易發(fā)生斷股甚至是斷線。

根據(jù)地線銹蝕老化程度，運(yùn)維單位采用預(yù)絞式補(bǔ)修條或是預(yù)絞式護(hù)線條對(duì)銹蝕嚴(yán)重的地線進(jìn)行補(bǔ)修，此時(shí)如果發(fā)生接地短路，短路電流需要從線夾流入鐵塔，線夾與地線或是預(yù)絞絲與地線間接觸不良會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重的發(fā)熱問(wèn)題。

3 結(jié)論與建議

3.1 結(jié)論

1）老舊鋼絞線銹蝕是導(dǎo)致其纏繞預(yù)絞絲后出現(xiàn)異常發(fā)熱的主要原因。

2）從采用幾種改進(jìn)措施試樣溫升試驗(yàn)結(jié)果來(lái)看，最為有效的方法為更換為新地線。其次是對(duì)銹蝕鋼絞線進(jìn)行打磨光潔，打磨長(zhǎng)度不短于預(yù)絞絲長(zhǎng)度。最后是采用導(dǎo)流線通過(guò)C型線夾連接打磨后鋼絞線，然后引向鐵塔的方法。

3）架空地線使用銹蝕鋼絞線的除銹與防腐是一個(gè)較為棘手的難題，目前尚未有可靠方法。

3.2 建議

1）在對(duì)地線進(jìn)行補(bǔ)修應(yīng)特別注意“對(duì)導(dǎo)地線進(jìn)行徹底的打磨使其表面光亮、潔凈，并馬上均勻涂抹導(dǎo)電膏。處理的長(zhǎng)度應(yīng)不低于安裝預(yù)絞式護(hù)線條的長(zhǎng)度?！痹谑┕ぜ膀?yàn)收困難時(shí)也可適當(dāng)考慮采用C型線夾導(dǎo)流線的方法[4]。

2）對(duì)老舊地線進(jìn)行紅外測(cè)溫。主要關(guān)注銹蝕鋼絞線在安裝有預(yù)絞絲處及懸垂線夾處的溫升情況，以排查地線斷線隱患。

3）采用人工登塔或無(wú)人機(jī)檢查的方法，檢查銹蝕地線在預(yù)絞絲及線夾處斷股情況。

4）如采用內(nèi)表面帶磨砂預(yù)絞絲對(duì)老舊地線進(jìn)行補(bǔ)修時(shí)，預(yù)絞絲磨砂須采用導(dǎo)電材料。

【參考文獻(xiàn)】

[1]尹創(chuàng)榮，徐征.110kV景沙甲乙線雙地線斷落原因分析及對(duì)策[J].廣東電力，2015，28（1）：72-75.

[2]廖維君，何煒斌，孫求國(guó).預(yù)絞式金具在高壓架空送電線路中的應(yīng)用[J].廣東電力.2013，26（3）：87-90.

[3]鮑遷.預(yù)絞式金具的特點(diǎn)[J].電力建設(shè)，2003，24（6）：42-44.

[4]DL/T1069-2007， 架空輸電線路導(dǎo)地線補(bǔ)修導(dǎo)則[S].

[責(zé)任編輯：田吉捷]endprint