高压架空线断线原因分析及防范措施

摘要：随着国家经济高速发展，用电安全必须提升，在电力传输及电网布局的过程中高压架空线的安全运行显得尤为重要。高压架空线是电力系统输变电网络的核心装备，高压架空线故障会导致整条线路甚至整个电网区域的瘫痪，所以高压架空线的故障排查与防护是目前的重要任务之一。现主要探讨高压架空线故障产生的原因以及故障防范措施。

关键词：高压架空线;故障排查;日常防范

1    现场情况说明

××水厂采用10 kV双电源进线，分别为110 kV樟村变电站F23二水厂线和110 kV主山变电站F14取水厂Ⅰ线，双电源经电缆出变电站后，于大王洲桥田禾国际农产品交易中心上1#高壓铁塔，跨越运河、东江大道和东江，横跨大王洲岛，再次跨越东江到水厂取水泵房10 kV配电室，一共13座高压铁塔（图1）。该水厂主供莞城片区和南城片区的生活及工业用水，一旦发生事故造成停产，影响十分严重。

事故经过：2018-07-25T12：34（当时正值强雷雨天气），主用电源樟村站F23线发生晃电，导致取水泵房和配水泵房全部机组跳闸停机（低压保护动作，有部分电气设备能正常工作）。发现10 kV配电室樟村站F23线进线计量柜带电显示器A相不亮，验电确认A相缺相。询问供电调度室110 kV樟村站F23线出线柜电压情况，对方回复出线柜没有跳闸，电压指示值正常。初步判断出站后电力电缆或高压架空线的A相断路故障。备用电源主山站F14线带电显示器正常，经供电调度同意转备用电源。当合上主山站F14线进线柜断路器时，进线计量柜发出明显的“吱吱”异响和电气设备烧焦的气味，立即终止倒闸操作，并迅速断开主山站F14线进线柜断路器。经供电局人员对F14线主山站计量柜开封检查，确认一电压互感器爆裂损坏（图2）。

在停止倒闸操作后，对全线路架空线和电力电缆进线进行巡查，发现大王洲岛3#塔樟村站F23线A相负荷侧架空线断路并掉落在地面上（图3），4#塔主山站F14线B、C相跨接线断线。由于天气仍不稳定并有雷雨，决定先检修主山站F14线进线计量柜，更换柜内所有PT、CT及连接铜排。经过连夜抢修，于7月26日05：30更换完成。

同时26日当晚对10 kV配电室所有高压电气设备及继保进行预防性试验，确保雷击没有对其他电气设备造成损坏。27日天气相对稳定，便组织人员到事故地点进行抢修：更换樟村站F23线#3塔—#4塔之间A相架空线约240 m，更换#4塔主山站F14线B、C相跨接线。抢修完成后，对双电源做绝缘电阻试验，架空线与电缆绝缘电阻测试均在850 MΩ以上，符合送电要求。供电局验收合格后解除安全措施，恢复双电源供电。

2    事故原因分析

2.1    事故区域天气情况

雷击分为直击雷和感应雷。

直击雷：是带电云层（雷云）与建筑物、其他物体、大地或防雷装置之间发生的迅猛放电现象，并由此伴随而产生的电效应、热效应或机械力等一系列的破坏作用。

感应雷：指雷云之间或雷云对地之间的放电而在附近的架空线路、埋地线路、金属管线或类似的传导上产生感应电压。

樟村站F23线和主山站F14线部分线路采用高压架空线输电方式，高压架空线路径位于空旷地带，是雷电活动极为频繁的区域，尤其是夏季雷雨季节，近十年统计每年遭遇雷击造成的晃电事故有4～6次之多，由于取水和供水设备都有低电压保护，每次晃电都会造成水厂停产，严重影响了供水的安全、可靠。事故当天正值强雷雨天气，3#架空线高压铁塔是过江的直线塔，呼高约50 m，也是最高的一座铁塔，在雷雨天气更容易受到直击雷破坏，是本次事故发生的一个重要原因。

2.2    绝缘子情况

根据《电力工程基本术语标准》（GB/T 50297—2018）定义，绝缘子是用来支持导体并使其绝缘的器件。绝缘子主绝缘由瓷件、玻璃件或有机材料件构成，分别称为瓷绝缘子、玻璃绝缘子或有机材料绝缘子。按安装方式不同，可分为悬式绝缘子和支柱绝缘子。

高压架空导线长久以来一直受到风摆的外力作用以及自身重力的影响，靠近塔侧的导线容易出现金属疲劳，造成损伤，日常电流电弧也会在绝缘层损伤处造成绝缘老化，这就可以推断出高压架空线断线处多在靠近杆塔一端的原因。另外，观看高压架空线断口处，有类似金属断裂的特点，是因为伴随着工频续流电弧烧熔绝缘导线的热过程，加上由于电位差所形成的电弧及产生的电磁推力Fn（为电流交变所产生的反向拉力），再加上导线本身的重力，更加容易在该点发生断裂。

该架空线已经运行接近20年，长时间日晒雨淋，风打雷劈，受损严重。当天遭遇雷击击穿绝缘子，导线电压突升，固定导线处大电流造成断线。在抢修时发现，3#铁塔使用两种不同的绝缘子，唯独断线端使用的是复合绝缘子，其余使用盘形悬式绝缘子。断线端绝缘子上端还固定在铁塔，下端已经破损（图4）。事故处绝缘子有两处明显的放电，据观察绝缘子脏污陈旧、老化严重，长时间雷雨天气导致其绝缘性能下降，也是本次事故的原因之一。

2.3    转备用电源倒闸操作时，主山站F14线计量柜PT烧毁

在转用备用电源主山站F14线的倒闸操作时，主山站F14线计量柜一PT烧毁。在送电前检查计量柜带电显示器，其中有一相闪烁频率比其余两相要低，在倒闸操作前电话联系供电调度室询问主山站F14线是否正常时，回复变电站出线柜电压正常，故判断带电显示器传感器可能在遭遇雷击时发生损坏。现再分析当时情况，带电显示器正是反映了架空线情况，该线已经存在故障，即发生一相不完全接地，或通过高阻或电弧接地，这时故障相的电压降低，非故障相的电压升高，大于相电压，但达不到线电压;如果发生一相完全接地，则故障相的电压降到零，非故障相的电压升高到线电压。似断非断的情况可能出现高阻接地（另外一相电压明显升高），在送电时，尤其是这些似断非断点，在断开瞬间往往会产生电弧，或者在断路点产生高温，故在倒闸操作时产生高压把PT烧毁。

3    本次事故经验总结及应对措施

（1）为减少雷击对高压架空线的影响，现10 kV电压等级的电源多已使用电力电缆输电。建议开展架空线改电力电缆的工作，把架空线铁塔拆除。为保证水厂的安全供水，应尽快落实。

（2）若绿化树木接触到带电的架空线，也极有可能危及下面的车辆及行走人员，后果不堪设想，需及时处理有安全隐患的树木。

（3）现供电专线13座高压架空线铁塔仍大量使用柱式绝缘子，在雨季的雷雨多发天气，应加强外线日常巡查力度，每周一次，保证沿途电缆盖板、电缆沟完整性，一旦发现有破损则立即更换。每次巡查需做好巡查記录，填写“巡查记录表”，发现问题及时处理。主要检查项目如下：

1）检查线路附近的树木与导线之间的距离，小于规定距离（3 m）应及时剪枝。

2）检查铁塔基础钢筋混凝土裂缝与缺陷、铁件锈蚀情况及铁塔的侧拉线。

3）用望远镜检查绝缘子情况，瓷绝缘子：裂纹、钢帽裂纹、伞裙与钢帽移位情况;复合绝缘子：伞裙、护套、黏结剂老化、破损、裂纹及附件锈蚀情况;玻璃绝缘子：钢帽裂纹、伞裙闪烙损伤情况。

4）检查导流金具、直线接续金具、沟线夹、跳线连接板、压接式耐张线夹等金具锈蚀、磨损、裂纹、变形情况。

5）检查高压架空线、接地引下线断股、破股、锈蚀、放电损伤情况，严重的立即组织更换。

4    结语

高压架空线的主要影响因素是天气环境及绝缘子的绝缘情况，要每年做好预防性试验，排除有可能出现故障的因素，不能过载运行，也不能长期满负荷运行，要控制好每个因素的影响;日常对于电源的波动做好记录，并对波动数据进行分析，预测将要发生的变化并形成相应的对策措施;另外，架空线与电缆接头的处理技术、连接工艺需要符合标准要求。高压架空线故障对整个电网安全可靠运行有着极大的影响，所以做好高压架空线的故障排除及防范工作至关重要。

[参考文献]

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[4] 张波.高低压配电设备常见故障与处理分析[J].中国高新技术企业，2015（21）：133-134.

收稿日期：2019-12-17

作者简介：翟毅坚（1981—），男，广东东莞人，电气工程师，从事水利水电专业现场设备的安装、调试和验收，高低压配电设施改造维修，电气系统智能控制及高低压变频器安装维修保养等工作。