OPGW光纜接地問題引發(fā)地線斷裂故障的分析

葉會生，汪霄飛，黎治宇，胡加瑞，劉純

(國網(wǎng)湖南省電力公司電力科學研究院，湖南 長沙410007)

OPGW(Optical fiber composition overhead ground wires)光纜全稱為架空地線復合性光纜，它同時具有通信和架空地線的雙重功能，OPGW光纜架設在桿塔頂部，不管是從架設高度還是防電腐蝕性能方面都優(yōu)于ADSS(All dielectric selfsupporting optical fiber cable)光纜，因此OPGW 光纜在電力系統(tǒng)得到普遍應用，目前湖南省新建110 kV 及以上線路光纜均采用OPGW 方式〔1〕。OPGW光纜在正常輸電狀態(tài)下將長期產(chǎn)生感應電壓，同時當線路發(fā)生短路接地故障或雷擊OPGW 時將產(chǎn)生短時的較大靜電感應電壓，如果OPGW 光纜門型架處引下方式不規(guī)范或接地不良，將致使OPGW光纜與周邊金屬部件可能發(fā)生火花放電，若持續(xù)時間長，則可能造成光纜或周邊金屬部件受損〔2－5〕。

1 故障概述

某220 kV 變電站某220 kV 線路(高鐵線)雙套線路保護零序過流Ⅰ段、距離保護Ⅰ段動作，跳開該線路606 斷路器，報B 相接地故障。15 min后，該線路手動合閘(該線路為高鐵線路，未設置重合閘保護功能)，雙套線路保護距離加速、距離保護Ⅰ段動作，再次跳開該線路606 斷路器，報A，B 相間接地故障。故障時為大風暴雨天氣。

2 現(xiàn)場調(diào)查情況及分析

1)故障線路1 號桿塔至該變電站龍門架間的地線靠龍門架側接頭斷裂脫落，靠變電站側龍門架上可見地線殘余斷口(如圖1);

2)故障線路桿塔連接龍門架地線與另一回220 kV 線路光纜(OPGW)共一個掛點，且光纜(OPGW)上連接有光纜接地引線，其連接至構架的接地端頭已斷開(如圖1);

3)對接地線端頭和光纜接地引線拆解后發(fā)現(xiàn)2 條地線上均有不同程度的電弧灼傷痕跡;該線桿塔連接龍門架地線斷口斷裂前已有斷股痕跡(如圖2)，同一掛點的另一回線路光纜接地線上有刮痕，且一端接頭已燒熔。

圖1 光纜龍門架處接地引線和故障線路地線斷口示意圖

圖2 龍門架側地線新、舊斷裂痕跡

3 故障原因分析

故障線路地線斷口有新舊程度不同的斷面，斷口其軸向上有3 處燒損痕跡，且都形成了凹坑，其中與導線連接的端部燒損最為嚴重，且產(chǎn)生了紅色的氧化物。其中大部分鋅層已經(jīng)失效，且在一定程度上形成了白色的鋅的揮發(fā)物，說明斷裂時的溫度較高。同時，斷裂線表面銹跡斑斑，有明顯氣孔，斷裂的鋼絞線有一些斷口呈45°斜面，斷口的微觀形態(tài)并不光滑，有不規(guī)則的凹坑，斷頭處有熔融痕跡;一些則斷口較為平齊，斷口處有頸縮，較光滑。地線的另一側斷口在斷股周邊線股上黏附有一些微小金屬瘤狀物，有明顯的熔融痕跡，且部分斷口周圍鋅層已經(jīng)受損。由此可以說明此斷口在斷裂前經(jīng)受過高溫，從而導致多股斷裂，且由斷裂面新舊程度可以判斷此結果是一個長期發(fā)展的過程。同時現(xiàn)場檢查保護間隙未發(fā)現(xiàn)放電擊穿的痕跡，巡線也未發(fā)現(xiàn)雷擊故障點，故基本排除線路遭受雷擊燒斷地線的可能性。

同時，故障線路桿塔連接龍門架地線與另一回220 kV 線路光纜(OPGW)共一個掛點，光纜龍門架處接地引線采用繞彎至龍門架頂部固定方式，容易風擺，并與故障地線距離較近(如圖3)。根據(jù)上述調(diào)查情況可判斷，光纜龍門架處接地引線存在電弧灼傷的痕跡應為與地線發(fā)生放電造成，端頭有燒熔和銹蝕的痕跡應為光纜龍門架處接地引線接地不良造成，光纜龍門架處接地引線明顯的刮痕應為運行過程中大風引起地線擺動造成。

綜合以上分析，地線斷裂原因為:由于故障線路地線為一端接地，靠近龍門架為絕緣子連接，地線龍門架端存在一定的懸浮電位;而相鄰的線路光纜在龍門架處設置有接地線，并存在接地不良問題，因此故障線路地線龍門架端和相鄰光纜接地線會產(chǎn)生電位差，當兩線距離過近或碰觸時會產(chǎn)生放電，最終在2 根接地線上均出現(xiàn)多處電弧灼傷痕跡。在此工況下長時間運行，導致故障線路桿塔接地線靠龍門架處接地端多股燒斷，最終在惡劣大風天氣的作用下造成地線直接斷裂。

圖3 故障前光纜龍門架處接地引線和故障地線裝設情況示意圖

4 防范措施

光纜變電站門型架接地引線不允許采用繞彎至龍門架頂部固定方式，應以最短路徑連接至龍門架上，同時通過在門型架增焊掛板的方式與門型架連接，一端采用并溝線夾與OPGW 連接，另一端采用雙孔象鼻子(2×M17.5 孔)與門型架連接。接地線應采用截面積為150 mm2的鋁合金線，長度合適，保持自然彎曲弧度，并具有一定防扭變形力度。接地線其他部位與門型架不得有任何接觸，距離需大于20 mm，同時還應與同一構架的其他接地線保持足夠的距離，防止風擺引發(fā)兩線放電及機械磨損。安裝示意如圖4 所示。

圖4 光纜變電站龍門型架處接地引線安裝示意圖

5 結語

OPGW 光纜目前已得到普及應用，但在OPGW光纜變電站龍門架處接地引線的安裝設計方面容易忽視，時常造成接地不可靠、與附近金屬部件碰觸或放電，最終導致光纜或其他金屬部件受損。今后，對新建、改建變電站，應嚴格按照國家電網(wǎng)公司《電力系統(tǒng)通信光纜安裝工藝規(guī)范》相關規(guī)定設計、安裝OPGW 光纜在變電站門型處的接地引線;對于存在文中所述隱患的在運變電站，可依據(jù)文中提出的防范措施，結合線路檢修與專項整治進行整改。

〔1〕蔡凌，周舟． OPGW 光纜變電站門型架引下部分防雷探討〔J〕． 湖南電力，2012，32(3):43-44．

〔2〕韓立奎，張兆華，韓曉冰，等． 220 kV 輸電線路OPGW 光纜接地方式改進分析〔J〕． 光通信技術，2011(6):33-35．

〔3〕朱發(fā)強，毛秀偉，王彥波，等． 解決OPGW 進站安全運行問題瞰研究與實踐〔J〕． 電力信息與通信技術，2013，11(12):67-70．

〔4〕陳超，廖民傳． OPGW 多種接地方式綜合分析〔J〕． 四川電力技術，2013，36(5):73-78．

〔5〕李新華． 關于OPGW 光纜進站光纜接地問題的討論〔J〕． 科技信息，2013，36(25):391-391．