高壓架空線斷線原因分析及防范措施

摘要：隨著國家經濟高速發展，用電安全必須提升，在電力傳輸及電網布局的過程中高壓架空線的安全運行顯得尤為重要。高壓架空線是電力系統輸變電網絡的核心裝備，高壓架空線故障會導致整條線路甚至整個電網區域的癱瘓，所以高壓架空線的故障排查與防護是目前的重要任務之一。現主要探討高壓架空線故障產生的原因以及故障防范措施。

關鍵詞：高壓架空線;故障排查;日常防范

1? ? 現場情況說明

××水廠采用10 kV雙電源進線，分別為110 kV樟村變電站F23二水廠線和110 kV主山變電站F14取水廠Ⅰ線，雙電源經電纜出變電站后，于大王洲橋田禾國際農產品交易中心上1#高壓鐵塔，跨越運河、東江大道和東江，橫跨大王洲島，再次跨越東江到水廠取水泵房10 kV配電室，一共13座高壓鐵塔（圖1）。該水廠主供莞城片區和南城片區的生活及工業用水，一旦發生事故造成停產，影響十分嚴重。

事故經過：2018-07-25T12：34（當時正值強雷雨天氣），主用電源樟村站F23線發生晃電，導致取水泵房和配水泵房全部機組跳閘停機（低壓保護動作，有部分電氣設備能正常工作）。發現10 kV配電室樟村站F23線進線計量柜帶電顯示器A相不亮，驗電確認A相缺相。詢問供電調度室110 kV樟村站F23線出線柜電壓情況，對方回復出線柜沒有跳閘，電壓指示值正常。初步判斷出站后電力電纜或高壓架空線的A相斷路故障。備用電源主山站F14線帶電顯示器正常，經供電調度同意轉備用電源。當合上主山站F14線進線柜斷路器時，進線計量柜發出明顯的“吱吱”異響和電氣設備燒焦的氣味，立即終止倒閘操作，并迅速斷開主山站F14線進線柜斷路器。經供電局人員對F14線主山站計量柜開封檢查，確認一電壓互感器爆裂損壞（圖2）。

在停止倒閘操作后，對全線路架空線和電力電纜進線進行巡查，發現大王洲島3#塔樟村站F23線A相負荷側架空線斷路并掉落在地面上（圖3），4#塔主山站F14線B、C相跨接線斷線。由于天氣仍不穩定并有雷雨，決定先檢修主山站F14線進線計量柜，更換柜內所有PT、CT及連接銅排。經過連夜搶修，于7月26日05：30更換完成。

同時26日當晚對10 kV配電室所有高壓電氣設備及繼保進行預防性試驗，確保雷擊沒有對其他電氣設備造成損壞。27日天氣相對穩定，便組織人員到事故地點進行搶修：更換樟村站F23線#3塔—#4塔之間A相架空線約240 m，更換#4塔主山站F14線B、C相跨接線。搶修完成后，對雙電源做絕緣電阻試驗，架空線與電纜絕緣電阻測試均在850 MΩ以上，符合送電要求。供電局驗收合格后解除安全措施，恢復雙電源供電。

2? ? 事故原因分析

2.1? ? 事故區域天氣情況

雷擊分為直擊雷和感應雷。

直擊雷：是帶電云層（雷云）與建筑物、其他物體、大地或防雷裝置之間發生的迅猛放電現象，并由此伴隨而產生的電效應、熱效應或機械力等一系列的破壞作用。

感應雷：指雷云之間或雷云對地之間的放電而在附近的架空線路、埋地線路、金屬管線或類似的傳導上產生感應電壓。

樟村站F23線和主山站F14線部分線路采用高壓架空線輸電方式，高壓架空線路徑位于空曠地帶，是雷電活動極為頻繁的區域，尤其是夏季雷雨季節，近十年統計每年遭遇雷擊造成的晃電事故有4～6次之多，由于取水和供水設備都有低電壓保護，每次晃電都會造成水廠停產，嚴重影響了供水的安全、可靠。事故當天正值強雷雨天氣，3#架空線高壓鐵塔是過江的直線塔，呼高約50 m，也是最高的一座鐵塔，在雷雨天氣更容易受到直擊雷破壞，是本次事故發生的一個重要原因。

2.2? ? 絕緣子情況

根據《電力工程基本術語標準》（GB/T 50297—2018）定義，絕緣子是用來支持導體并使其絕緣的器件。絕緣子主絕緣由瓷件、玻璃件或有機材料件構成，分別稱為瓷絕緣子、玻璃絕緣子或有機材料絕緣子。按安裝方式不同，可分為懸式絕緣子和支柱絕緣子。

高壓架空導線長久以來一直受到風擺的外力作用以及自身重力的影響，靠近塔側的導線容易出現金屬疲勞，造成損傷，日常電流電弧也會在絕緣層損傷處造成絕緣老化，這就可以推斷出高壓架空線斷線處多在靠近桿塔一端的原因。另外，觀看高壓架空線斷口處，有類似金屬斷裂的特點，是因為伴隨著工頻續流電弧燒熔絕緣導線的熱過程，加上由于電位差所形成的電弧及產生的電磁推力Fn（為電流交變所產生的反向拉力），再加上導線本身的重力，更加容易在該點發生斷裂。

該架空線已經運行接近20年，長時間日曬雨淋，風打雷劈，受損嚴重。當天遭遇雷擊擊穿絕緣子，導線電壓突升，固定導線處大電流造成斷線。在搶修時發現，3#鐵塔使用兩種不同的絕緣子，唯獨斷線端使用的是復合絕緣子，其余使用盤形懸式絕緣子。斷線端絕緣子上端還固定在鐵塔，下端已經破損（圖4）。事故處絕緣子有兩處明顯的放電，據觀察絕緣子臟污陳舊、老化嚴重，長時間雷雨天氣導致其絕緣性能下降，也是本次事故的原因之一。

2.3? ? 轉備用電源倒閘操作時，主山站F14線計量柜PT燒毀

在轉用備用電源主山站F14線的倒閘操作時，主山站F14線計量柜一PT燒毀。在送電前檢查計量柜帶電顯示器，其中有一相閃爍頻率比其余兩相要低，在倒閘操作前電話聯系供電調度室詢問主山站F14線是否正常時，回復變電站出線柜電壓正常，故判斷帶電顯示器傳感器可能在遭遇雷擊時發生損壞?，F再分析當時情況，帶電顯示器正是反映了架空線情況，該線已經存在故障，即發生一相不完全接地，或通過高阻或電弧接地，這時故障相的電壓降低，非故障相的電壓升高，大于相電壓，但達不到線電壓;如果發生一相完全接地，則故障相的電壓降到零，非故障相的電壓升高到線電壓。似斷非斷的情況可能出現高阻接地（另外一相電壓明顯升高），在送電時，尤其是這些似斷非斷點，在斷開瞬間往往會產生電弧，或者在斷路點產生高溫，故在倒閘操作時產生高壓把PT燒毀。

3? ? 本次事故經驗總結及應對措施

（1）為減少雷擊對高壓架空線的影響，現10 kV電壓等級的電源多已使用電力電纜輸電。建議開展架空線改電力電纜的工作，把架空線鐵塔拆除。為保證水廠的安全供水，應盡快落實。

（2）若綠化樹木接觸到帶電的架空線，也極有可能危及下面的車輛及行走人員，后果不堪設想，需及時處理有安全隱患的樹木。

（3）現供電專線13座高壓架空線鐵塔仍大量使用柱式絕緣子，在雨季的雷雨多發天氣，應加強外線日常巡查力度，每周一次，保證沿途電纜蓋板、電纜溝完整性，一旦發現有破損則立即更換。每次巡查需做好巡查記錄，填寫“巡查記錄表”，發現問題及時處理。主要檢查項目如下：

1）檢查線路附近的樹木與導線之間的距離，小于規定距離（3 m）應及時剪枝。

2）檢查鐵塔基礎鋼筋混凝土裂縫與缺陷、鐵件銹蝕情況及鐵塔的側拉線。

3）用望遠鏡檢查絕緣子情況，瓷絕緣子：裂紋、鋼帽裂紋、傘裙與鋼帽移位情況;復合絕緣子：傘裙、護套、黏結劑老化、破損、裂紋及附件銹蝕情況;玻璃絕緣子：鋼帽裂紋、傘裙閃烙損傷情況。

4）檢查導流金具、直線接續金具、溝線夾、跳線連接板、壓接式耐張線夾等金具銹蝕、磨損、裂紋、變形情況。

5）檢查高壓架空線、接地引下線斷股、破股、銹蝕、放電損傷情況，嚴重的立即組織更換。

4? ? 結語

高壓架空線的主要影響因素是天氣環境及絕緣子的絕緣情況，要每年做好預防性試驗，排除有可能出現故障的因素，不能過載運行，也不能長期滿負荷運行，要控制好每個因素的影響;日常對于電源的波動做好記錄，并對波動數據進行分析，預測將要發生的變化并形成相應的對策措施;另外，架空線與電纜接頭的處理技術、連接工藝需要符合標準要求。高壓架空線故障對整個電網安全可靠運行有著極大的影響，所以做好高壓架空線的故障排除及防范工作至關重要。

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收稿日期：2019-12-17

作者簡介：翟毅堅（1981—），男，廣東東莞人，電氣工程師，從事水利水電專業現場設備的安裝、調試和驗收，高低壓配電設施改造維修，電氣系統智能控制及高低壓變頻器安裝維修保養等工作。