500kV超高壓輸電線路架空地線頻繁斷股原因研究

張曉偉

摘? 要：當前我國對于電能的需求量增加，架設的高壓輸電線路逐漸增多，因此存在500kV超高壓輸電線路架空地線頻繁斷股的情況。本文針對500kV超高壓輸電線路架空地線頻繁斷股問題進行原因分析，提出針對性解決措施，完成斷口分析、形貌檢查等過程，消除不同因素對于地線工作的消極影響，維護電網安全運行。

關鍵詞：500kV;超高壓輸電線路;架空地線

前言：高壓架空輸電線路遠距離輸電過程十分重要，其屬于風振敏感結構，部分路桿存在跨度大、桿塔高的情況，環境十分復雜，極易受到災害天氣的影響。在線路架設時需要提升地線可靠性，若質量不佳極易出現線路故障，進而為電力系統安全運行提供危害。因此有必要深入分析其頻繁斷股的情況，針對性解決問題。

一、500kV超高壓輸電線路架空地線運行維護要求

500kV輸電線路在運行工作時需要圍繞預防第一、安全第一、綜合第一的原則，實現強制可修，圍繞《電力安全工作相關規定》開展工作[1]。其中，運維單位應加強對線路的檢測和排查，提升維護及管理能力，借助先進技術對線路完成科學管理，在工作中總結經驗，明確規律，提升線路運行安全性。同時，操作及維護部門應建立完善的崗位責任機制，掌握良好的設備條件和維護技術，了解有關規章制度，最大程度地規避安全事故，提升運行安全性。經濟發展時代為了滿足更多人的用電需求，我國建設了許多500kV超高壓輸電線路，大大提升區域供電優勢。若想保障人們正常用電，需要提升其運行管理能力，定位地線頻繁斷股原因，確保其安全運行。

二、500kV超高壓輸電線路架空地線頻繁斷股原因分析

（一）環境因素

內蒙古位于我國邊疆，強風和季節性低溫問題頻發，因此在寒冷的冬春季節地線極易出現風災情況。受到低溫、覆冰的影響，增加550kV超高壓輸電線路的脆性，使得地線鋼絞線機械性能較低、組織缺陷，鋼線出現不連續的裂紋，進而出存在斷裂情況。同時，鍍鋅鋼線縱截面和橫截面出現較多夾雜物，其中包含氧化鋁和硅酸鹽，其會影響鍍鋅鋼線連續性，集中應力，出現面形和線性缺陷，影響其韌性、塑性、抗疲勞水平。500kV超高壓輸電線路主要應用環境是野外，因此會受到強風、雷電、冰雪因素的影響，其中雷擊的消極影響最大。

輸電線路運行范圍和距離較長，增加其被閃電擊中的概率。污染物排放問題也會使得輸電線路污染，產生安全故障和隱患，極易導致輸電線路絕緣體失效。需避免環境因素對于輸電線路的消極影響，由于輸電線路一般在室外，運行時間較長，需要及時完成故障排查和日常維護，避免地線斷股出現線路故障問題。定期對輸電線路完成試驗和維護，規范維修管理人員行為，提升其積極性，降低事故頻率，制定養護計劃。針對斷股頻繁區域需加強養護，增加檢查次數，完成詳細記載，為后續故障定位和運維提供指導。

（二）管理因素

管理因素直接影響500kV超高壓輸電線路的運行維護質量，由于其線路分布十分廣泛，極易出現協調不佳情況，影響組織協調效果，因此需要實現多合作，多溝通。對于線路敷設較長問題，需要增加高級專業技術人員數量，加強監控和全方位定位，最大程度地避免架空地線頻繁斷股問題。建議完成輸電線路實時監測，提升線路運維質量。電力企業需要加強信息技術和線路管理的結合度，實時控制輸電線路，依托GPS技術完成位置跟蹤定位，提升維修效率，節省大量的物力、人力、財力。

通常架空地線主要采用OPGW和良導體材料，受到雷擊進而出現斷股問題，其屬于概率問題，因此需要提升放電等級，最大程度地減少其斷股幾率。建議結合斷股截面分析其特點，針對強雷區、多雷區提升執行標準，提高地線的耐雷水平，確保鋼線單線直徑大于等于3mm，使用放電等級是200c產品。

（三）結構材料因素

1.故障位置確定

其一，地線斷股位置分析。在分析斷股位置時，需要判斷斷股區域是否位于塔間檔距中部，距離線夾的長度若較遠，則一般不會出現和金具、線夾摩擦或接觸的可能，當斷股全部是鍍鋅鋼線、鋼絞線時，極易出現散股情況。有時地線斷口出現無塑性變形情況的脆性斷口，該位置斷口面積較為齊平，無塑性頸縮、變形拉長的情況，斷口干凈且呈暗灰色，表面沒有高溫熔斷和電流灼傷問題，無腐蝕損失和嚴重氧化問題。其二，斷口SEM檢測。有時借助電子顯微鏡掃描后分析檢測結果時，地線斷口區域沒有十分明顯的疲勞輝紋，其附近的鋼線表面沒有周向開裂的裂紋，因此可以分析得出其并非因微動振動而導致的疲勞斷裂[2]。同時，位于脆性斷口邊緣位置，若檢測發現存在軸向裂紋，且沿鋼線母線方向出現尖銳的凹坑缺陷，則此軸向裂紋是鋼線斷裂初始斷裂源。建議借助千分尺針對斷股區域地線完成截面尺寸的測量分析，于鍍鋅位置相同界面以90°測量2次，獲取平均值確定其直徑。

2.斷口顯微組織檢測

若檢測橫截面發現鋼線組織是等軸分布網帶狀鐵素體、細小索氏體，其中不包含淬火組織，組織中鐵素體成分較多。若截面組織內夾雜物缺陷較多，進而在加工階段拉長，出現線性缺陷，容易破壞鋼線整體結構，影響其機械性能和組織完整性。例如，在觀察鋼線鍍鋅層的表面組織時發現，其表面覆蓋厚度為30-50μm鍍鋅層，其層級不夠均勻，部分區域出現厚度是160μm鍍鋅瘤，有的區域無鍍鋅層，這體現鋼線鍍鋅工藝出現問題，不滿足其連續、均勻、平滑的要求，出現表面缺陷問題。因此，鋼線截面避免出現分層、有縮孔、夾雜等缺陷問題。

3.地線質量缺陷

在檢測時發現，鋼線的表面組織存在深度是30μm-50μm全脫碳層缺陷，出現線性開口和耳子開口。因此，需要在鋼線設置時規定其應光潔，防止出現折疊、裂紋、分層等缺陷問題。針對架空地線鍍鋅鋼線完成韌性測試和單絲拉力測試，鋼線抗拉強度是1108Mpa，低于GB/T3428所要求的最低強度等級，其中鍍鋅鋼線一級抗拉強度需要大于等于1310Mpa。有時在開展卷繞測試時，芯軸鋼線表面會出現軸向開裂的缺陷，說明鋼線韌度存在問題。

4.熱軋工藝存在問題

架空地線在架設時所使用的鋼絞線材料一般屬于優質的碳素鋼熱軋盤條，其主要通過電爐冶煉或氧氣轉爐形成，材料來源形式為熱軋態，屬于在連續熱軋的控冷技術環境中所產生的珠光體或索氏體組織，因此又叫斯太爾摩盤條。此工藝若質量較高，則能夠達到規定的韌性和強度。在顯微測試條件中發現，斷股鋼線一般呈網帶狀鐵素體與細小索氏體，其中鐵素體含量較多，這說明鋼線在熱軋生產時冷速過慢產生鐵素體，并在后續軋制階段完成拉伸，進而出現網帶狀結構。該問題會使鋼線在承受載荷過程中材料內部無法均勻受力，大大降低鋼線韌性和強度。

5.鋼線表層脫碳層不均勻

部分鋼線鍍鋅鋼線表層不均勻，出現全脫碳層，不滿足CB/T4354標準。在鋼線加熱軋制與空冷加工階段會出現脫碳現象，進而對產品質量造成影響，減少鋼線強度與抗疲勞性能，會導致架空地線出現頻繁斷股的問題。若鍍鋅鋼線的表面具有16μm線性開口或尖銳凹坑，可以直接說明鋼線加工過程及模具存在質量問題，因而在后續工作中鋼線承受載荷出現斷裂。建議加強對地線的巡視和監測工作，借助高新技術及時查看并監控地線斷股缺陷，圍繞《架空輸電線路地線修補導則》完成監測，提升地線電氣性能和機械性能[3]。

結論：綜上所述，通過分析500kV超高壓輸電線路故障頻繁斷股的主要原因進行綜合整治，通過多種檢測定位故障區域，保證其機械性能、組織狀態、表面質量滿足要求，防止不合格地線進入電網，影響其安全穩定運行，把控導線的材料質量，進而及時發現輸電材料的缺陷，提升檢查質量和效率，促進其穩定運行。

參考文獻：

[1]廖思源.500kV超高壓輸電線路故障診斷與防范策略研究[J].中國設備工程，2020，（20）：165-166.

[2]孫宏宇.500kV超高壓輸電線路故障與對策分析[J].集成電路應用，2020，37（10）：156-157.

[3]張濤，高云鵬，田峰，等.500kV超高壓輸電線路架空地線頻繁斷股原因分析[J].內蒙古電力技術，2019，37（01）：11-15.