35—110kV线路导线断股原因分析及解决措施

李撼天

摘要：输电线路断线事故是电力生产中一类恶性事故，架空线断股将会直接引发断线事故。尤其是陕、甘、宁境内很多地区都属于最大风速为24米/秒的多风地带，更加容易发生架空线断股现象。详尽分析架空线断股的原因，并提出具体防范措施，为今后输电线路防振设计和线路运行维护提供一些参考。

关键词：导线 断股 分析 悬垂线夹

1 分析导线断股原因的重要性

导线断股不仅影响导流性能，而且大大降低了它的抗拉强度，对输电线路的安全运行造成威胁，所以导线断股的原因及解决措施是我们值得探讨的。

2 导线断股的共同特征与表面现象

统计线路施工大队管线的35-110kV线路从2011-2013年共发生有3起导线断股现象，其中2起是由于悬垂线夹导线内断股，断股集中发现于LGJ-95/20截面的导线上，导线断股处的绝缘子串上均有闪络痕迹，雷击是造成线路闪络跳闸的主要原因。

从现场勘察导线断股情况，断股的位置主要发生在导线与悬垂线夹下部船体的接触部分。断股的单丝断口形状不一，既有断口较为光滑的，也有呈现不规则的尖锐断口，未断股的铝合金线上也存在熔融的痕迹，同时还发现有一些微小金属瘤状物粘附在上面，有的地方甚至出现了两股铝合金线熔接在一起的现象。

从断股处发现的溶融、熔蚀痕迹来看，导线由于在高热量的作用下，外层单股铝绞线被直接熔断或大面积熔蚀后被张力拉伸至断。

3 高热量来源及产生热量的影响因素

由于断股相绝缘子串都有明显的放电闪络痕迹，从理论上来说，输电线路系统工频短路电流、雷电流都可能导致悬垂线夹与导线的连接处出现大量的热能量，尽管雷电冲击电流幅值很大，但持续时间很短，所产生的能量不大，要远小于短路电流产生的热容量。统计发现，发生导线断股线路的跳闸原因不仅只有雷击，同样还有鸟害引起的跳闸。而鸟害引起的接地短路跳闸只有工频短路电流的出现，并没有雷电流。因此，可判断造成导线断股的大量热能量是由工频短路电流产生的。

由电流的热效应可知，当输电线路发生绝缘子串闪络跳闸时，其短路工频续流通过悬垂线夹与导线连接处产生的热量由以下公式求得：

Q=I2Rt （1）

式中：Q——热量（J）

I——短路工频续流（A）

R——导线和悬垂线夹的接触电阻（Ω）

从上式中可以看到，短路工频续流通过悬垂线夹与导线连接处产生的热量的影响因素有短路工频续流的大小、导线与悬垂线夹的接触电阻的大小和保护装置切除故障的时限的长短这三个因素，且都与热量成正比关系。

短路工频续流的大小和保护装置切除故障的时限长短一般受到电力系统的影响决定，经统计该地区多次输电线路短路跳闸（包括导线有断股现象和没有导线有断股现象的情况）时的有关数据得知，线路跳闸时的工频短路电流的大小一般在7.74kA-8.2kA之间，保护装置切除故障的时限一般在53ms-85ms之间。在同样的短路工频续流大小和保护装置切除故障时限长短相近的情况下，大部分经悬垂线夹和绝缘子闪络放点接地短路后线路杆塔都没有引起导线断股，只有少数的杆塔引起了导线断股。可见影响导线过热断股的因数与目前系统的短路工频续流的大小和保护装置切除故障的时限的长短关系不大。所以，造成导线断股的至关因素应该是悬垂线夹内异常增大的接触电阻。通常导线与悬垂线夹连接处缠绕着铝包带，经长时间运行，表面氧化、积污或松动等原因，接觸电阻会异常增大。当架空输电线路遭雷击、鸟害等造成绝缘子串闪络时，较大的短路工频续流经该异常增大的接触电阻产生大量热量，温度升至铝导线的熔点时，可造成导线断股。

4 悬垂线夹内接触电阻的测量

为了知道悬垂线夹内接触电阻大小，我们利用线路停电检修的机会，对选点测量了悬垂线夹内的接触电阻，测量结果（表一）显示，安盘线自2000年投运以来一直没有动过的使用铝包带缠绕导线的悬垂线夹的接触电阻，下部为7.49Ω，上部为0.11Ω。而靖南线2#杆因在2008年更换预绞丝护线条至今未拆除，选其点进行悬垂线夹接触电阻测量，下部为0.319mΩ，上部为0.157 mΩ。线夹下部接触电阻相差达2万多倍，上部相差700多倍。将7.49 Ω的接触电阻最大测量值及系统中较常出现的8kA短路电流、70毫秒保护装置切除故障的时限带入公式（1）求

得可能产生的热量可高达33555200J。根据铝的比热容-0.88*103J/（kg℃），33555200焦耳的热量可使1g的铝升高370.2℃的温度，2g的铝股产生的瞬时高温可达740.4℃，此温度将超过铝的熔点660.4℃。

通常，导线与悬垂线夹连接处缠绕着铝包带，经长时间运行，表面氧化、积污或松动等原因，接触电阻会异常增大。当架空输电线路遭雷击、鸟害等造成绝缘子串电弧闪络时，较大的短路工频续流经该异常增大的接触电阻产生大量热量，温度达到铝导线的熔点时，可致导线断股。

表一 接触电阻测量结果

5 防止悬垂线夹内导线断股措施

经过实际运行中的经验积累，对防范悬垂线夹内导线断股也提出了初步措施，可根据进一步分析后逐步实施：

5.1 加强线路运行的维护，做好线路的防雷、防鸟、防外力破坏工作，减少线路发生绝缘子串电弧闪络的机会。严把线路验收质量关，杜绝因为施工质量不好造成的导线断股的偶然因素。

5.2 发生导线经绝缘子故障后，应该对悬垂线夹进行检查，并做好更换和修补导线的准备。

5.3 对发生多起悬垂线夹内导线断股的线路及投运时间较长的导线进行全线路检查，对发现的问题及时进行整改。

5.4 加强检测，使用红外测温仪对发生绝缘子闪络的悬垂线夹进行温度检测。

6 结束语

线路经过长时间运行，由于表面发生氧化等原因，导线和悬垂线夹的接触电阻异常增大。当输电线路遭受

雷击、鸟害时容易造成绝缘子串闪络，很大的短路工频电流通过异常增大的接触电阻产生高热量，当温度升至导线的熔点时，可引发导线断股。为了保证线路正常运行，应采取一定措施来防止导线在悬垂线夹内断股现象发生。

参考文献：

[1]杨挺，等.输电线路导线在悬垂线夹内断股的原因分析及对策[A].中国南方电网第3届电网技术论坛论文集[C].