220 kV輸電線路子導(dǎo)線斷線原因分析與運(yùn)行建議

唐杰斌

摘 要：導(dǎo)線的可靠連接和安全運(yùn)行，密切關(guān)系到電網(wǎng)的安全運(yùn)行。通過對發(fā)生的一起220 kV輸電線路子導(dǎo)線斷線進(jìn)行分析，排除了本次事故引起斷線的原因，確認(rèn)了斷線原因，為輸電線路運(yùn)行部門提供運(yùn)行建議，為避免類似事故發(fā)生提供參考。

關(guān)鍵詞：輸電線路；子導(dǎo)線；導(dǎo)線斷線；運(yùn)行建議

中圖分類號：TM726.3 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2017.01.142

1 線路運(yùn)行概況

2012-08，220 kV某線路兩側(cè)主一、主二保護(hù)動(dòng)作，兩側(cè)開關(guān)跳閘，重合閘不動(dòng)作，A，C相故障，電源站測距為11 km，一次故障電流15.84 kA；負(fù)荷站測距13.9 km，一次故障電流15.44 kA。運(yùn)行單位到現(xiàn)場發(fā)現(xiàn)#28至#29塔檔間C相雙分裂導(dǎo)線其中一條主導(dǎo)線斷線（#29塔小號側(cè)壓接出線處）跌落搭在A相導(dǎo)線上。

2 斷線原因分析

根據(jù)現(xiàn)場人員調(diào)查，明確線路設(shè)計(jì)階段導(dǎo)線的機(jī)械特性、導(dǎo)線弧垂以及防震錘安裝均符合規(guī)程要求，施工階段不存在導(dǎo)線損傷、施工過牽引等問題，運(yùn)維階段紅外測溫記錄未發(fā)現(xiàn)明顯異常，導(dǎo)線及金具等材料均符合相關(guān)要求。

2.1 解剖分析

相關(guān)技術(shù)人員對斷線位置進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)該斷口壓接工藝為液壓連接，壓接前該線路已經(jīng)運(yùn)行過一段時(shí)間，壓接部分的鋁線表面有一層黑色的污穢氧化膜，沒有鋼絲刷刷過的痕跡。

為更進(jìn)一步了解斷口內(nèi)部情況，將壓接管進(jìn)行解剖，如圖1所示。本次斷線故障的具體斷口包括2處，其中一處發(fā)生在壓接管內(nèi)鋼錨斷口部位，另一處斷口則發(fā)生在鋁管端口部位的鋁線以及鋼芯區(qū)域。壓接管內(nèi)鋼錨斷口所呈現(xiàn)出的具體故障表現(xiàn)為鋼錨已呈現(xiàn)明顯黑色，鋼芯自鋼錨端口部位發(fā)生斷開，鋼芯斷口有不同程度上的縮頸表現(xiàn)，并且斷口區(qū)域所對應(yīng)鋁管可見一定程度的拉伸變形表現(xiàn)，圖1中還顯示斷口兩側(cè)鋼芯中有一定間隙。而第二處斷口故障所呈現(xiàn)出的具體表現(xiàn)則為鋼芯不同程度縮頸，鋁線部分出現(xiàn)縮頸表現(xiàn)，斷口部位有部分區(qū)域可見燒熔后所殘留恒痕跡。

2.2 事故原因分析

工作人員在斷口故障發(fā)生后及時(shí)拆卸耐張線夾，并對該裝置進(jìn)行解剖與觀察，觀察中發(fā)現(xiàn)的2處不同區(qū)域的鋼芯斷口發(fā)生先后順序?yàn)閴航庸軆?nèi)鋼錨斷口部位斷口在前，鋁管端口部位的鋁線以及鋼芯區(qū)域斷口在后。作出這種判斷的主要原因是：在輸電線路子導(dǎo)線正常運(yùn)行過程中，導(dǎo)線張力都必須遵循“導(dǎo)線→鋼芯→鋼錨→掛線金具”的傳遞路線。如果鋁管端口部位的鋁線以及鋼芯區(qū)域斷口先于壓接管內(nèi)鋼錨斷口發(fā)生，則根據(jù)導(dǎo)線張力的傳遞順序，鋼錨部位鋼芯不會(huì)接收到導(dǎo)線張力。

線路多年運(yùn)行積聚污穢氧化膜，針對壓接管內(nèi)鋼錨斷口部位所發(fā)生斷口問題而言，產(chǎn)生該故障的主要因素首先是線路運(yùn)維工作人員未針對鋁線表面污物進(jìn)行清除，雜物附著導(dǎo)致氧化膜電阻水平增大（多可達(dá)到800 μΩ）。根據(jù)既往研究中所提供的參考數(shù)據(jù)，在20 ℃標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境下，鋼線電阻水平維持在0.191 6 Ω·mm2/m左右。假定輸電線路子導(dǎo)線鋼錨截面積為240 mm2，取30 cm為鋼錨長度，則可以根據(jù)電阻計(jì)算公式，經(jīng)計(jì)算處理得到鋼錨電阻值為0.024 μΩ。結(jié)合既往相關(guān)文獻(xiàn)顯示數(shù)據(jù)，標(biāo)稱截面250的鋼絞線在20 ℃標(biāo)準(zhǔn)條件下的的電阻為0.717 7 Ω/km，與上述計(jì)算結(jié)果基本一致。

實(shí)際上，與鋼錨電阻值相比，氧化膜電阻值明顯較高。在子導(dǎo)線運(yùn)行期間，鋼芯以及鋼錨部位所通過電流水平較高，會(huì)導(dǎo)致斷口后鋼芯以及鋼錨呈現(xiàn)出黑色。由于輸電線路子導(dǎo)線鋼芯材料以回火索氏體為主，此時(shí)，受到大電流通過的影響，鋼芯以及鋼錨區(qū)域異常發(fā)熱，直接降低鋼材強(qiáng)度。并且，由于壓接管內(nèi)鋼錨部位采取壓接的工藝方式，因此端口部位的鋼芯有明顯的應(yīng)力集中表現(xiàn)，從而成為斷口發(fā)生的高危區(qū)域。

在斷口1發(fā)生后，導(dǎo)線張力將形成一個(gè)沖擊荷載作用在線夾上，導(dǎo)致耐張線夾的鋁管存在拉伸變形，由于鋁管本身有一定的強(qiáng)度和延展性抵消了沖擊荷載產(chǎn)生的沖量，所以變形沒有進(jìn)一步擴(kuò)大。

3 結(jié)論

通過以上對2012-08-07 220 kV某線斷線事故的分析，可以得出如下結(jié)論：①本次斷線事故發(fā)生的最根本原因是輸電線路壓接施工期間工作人員相關(guān)操作未嚴(yán)格執(zhí)行工藝標(biāo)準(zhǔn)，造成鋼芯強(qiáng)度水平降低，進(jìn)而產(chǎn)生斷口事故。②鋼芯一共有2處斷口，即鋼錨端口處的鋼芯被拉斷，鋁管端口處的鋁線和鋼芯斷開。這2處斷口有先后順序，但間隔時(shí)間很短，幾乎在瞬間完成。③鑒于本次事故的影響，以后的耐張線夾制作可適當(dāng)考慮將引流板的位置移至鋼錨與導(dǎo)線之間的位置，這樣可以避免鋼錨過流發(fā)熱。

4 運(yùn)行建議

鑒于以上的論述，筆者提出了以下運(yùn)行建議：①查看該線路所有耐張線夾出口處鋁股有無出現(xiàn)斷股現(xiàn)象，并結(jié)合負(fù)荷情況全面開展紅外檢測工作；及時(shí)發(fā)現(xiàn)并處理線路隱患及缺陷，確保線路安全運(yùn)行。②加強(qiáng)對該線路的負(fù)荷監(jiān)控，按照富魚線70 ℃線溫載流量控制負(fù)荷。③組織對工程更換下來運(yùn)行年限超過10年的導(dǎo)地線抽樣送檢，積累相關(guān)數(shù)據(jù)，并對導(dǎo)線的運(yùn)行壽命進(jìn)行分析。

參考文獻(xiàn)

[1]國家電網(wǎng)公司交流建設(shè)分公司.架空輸電線路施工工藝通用技術(shù)手冊[M].北京：中國電力出版社，2012.

[2]中華人民共和國國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局，中國國家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì).GB/T 1179—2008 圓線同心銅芯絞架空導(dǎo)線[S].北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2008.

[3]王中.耐張管內(nèi)鋼芯鋁絞線斷線原因分析[J].電力建設(shè)，2005，26（4）.

[4]邵天曉.架空送電線路的電線力學(xué)計(jì)算[M].北京：中國電力出版社，2003.

[5]王閘，余雯，吳章勤，等.110 kV鋼芯鋁絞線失效原因分析[J].云南電力技術(shù)，2006，34（8）.

[6]汪濤，胡剛，譚章英，等.220 kV隨姚線導(dǎo)線斷線故障過程及原因分析[J].湖北電力，2008，32（2）.

〔編輯：劉曉芳〕