一起220 kV线路跳闸事件分析

夏喜山，周宏文，吕琨璐

（1．国网黑龙江宾县电业局有限公司，黑龙江 宾县150400；2．国网宁夏电力有限公司银川供电公司，宁夏 银川750002；3．国网宁夏电力有限公司宁东供电公司，宁夏 宁东750411）

关键字：220 kV线路；跳闸；碳纤维导线

1 事件经过

2020年1月8日，220 kV章南甲线发生跳闸。该线路#24故障杆塔位于农田段内，位于#24单回耐张塔A相大号侧自耐张管出口约10 cm处碳纤维导线发生断裂（如图1所示），搭落在故障杆塔下方的树木上，24#杆塔为农田段内，未造成人员触电等事故。#25塔横担变形。根据查阅线路施工资料，2015年4月21—25日，由宁夏某建设发展有限责任公司负责施工，对该线路#8～#114区段进行碳纤维更换，碳纤维导线型号为JRLX/T-400/40。经查阅资料，该型号导线最大使用应力为90 N/mm。2017年11月20—29日，因#23～#24跨越京藏高速不满足“三跨”要求，由宁夏某电力有限公司负责施工，对该线路#22～#24段进行杆塔改造，并将原碳纤维导线开断、重新压接后挂至新建#24铁塔上。

图1 故障杆塔导线断裂处照片

2 原因分析

现场将断口两侧的导线进行对接复原，碳芯断口茬口基本能够复原，说明导线断裂瞬间，没有因断裂造成碳芯有部分丢失。从外层铝线的特征来看，有明显拉伸现象，且铝线断口较平齐，断裂处铝线呈银白色，未见明显的外部损伤痕迹，符合碳芯先被拉断后拉力全部作用在铝线上，因铝线为软材质瞬间被拉伸直至断裂的情况。剥开外层的铝线上，芯棒断口有新旧两种断痕（导线生产厂家结论），说明碳芯在1月10日断裂前已经受损，新断痕是导线整体断裂时留下的。分析断线的关键在于碳芯断裂或旧断痕形成的原因，通过现场分析判断，主要有3类原因：一是导线在安装前即存在伤痕，二是导线在安装过程中造成伤痕，三是运行过程中产生的伤痕。

在该条线路运维工作中，因该段为高速施工重要隐患点，所以运维人员除每月定期开展一次正常巡视工作外，每天还开展一次特巡。2018年6月7日、10月15日分别对#24塔开展的红外测温均正常。该段线路于2017年11月29日改造完成，运维单位严格按照施工图进行验收，投运后再无停电综检和人员抵近检查。排除运维工作造成的影响。1月10日21:10故障时负荷13.36 MW，此段导线未过负荷，排除导线过负荷造成的影响，故此排除第三种原因——运行过程中产生的伤痕。针对第一、第二类原因，银川供电公司分别委托中国电科院和宁夏电科院开展相应试验，具体方案如下。

导线质量力学验证试验：向中国电科院发送故障线路A相导线，开展导线芯棒（碳芯）抗拉强度、卷绕、扭转、径向耐压及绞线拉断力等5项综合试验，用来判断导线质量是否存在问题。试验结果表明，试验样品芯棒抗拉强度、卷绕、扭转及绞线拉断力等结果均为合格，但径向耐压试验结果不合格。根据Q/GDW 1851—2012《碳纤维复合材料芯架空导线》中第5.4.9条要求，“复合芯棒应承受不小于30 kN的压力，其端部应不开裂和脱皮”，实际验证试验中，当压力到20 kN时，该芯棒就开始出现裂纹。

施工安装质量检测试验：本次位于耐张线夹压接管口外约10 cm处，但位于T型线夹内部，如图2所示。

图2 断线位置

检测试验前，由原施工单位制作试验样品4组，分别开展X光探伤及解剖取样、拉力试验，用来判断施工工艺是否存在问题。样品和试验情况如表1所示。

由表1数据可基本判定：导线碳芯径向耐压不满足国标30 kN标准，存在质量问题。

表1 试验样品、模具、压力及试验结果

由表2数据结合现场对比照片可基本判定：当时施工过程中制作故障T型引流线夹的模具42号模具。

表2 T型线夹故障实物与试件外径数据对比表

在做导线拉断力试验时，导线拉断力为35.9 kN，对比试验断点与故障现场导线断点的位置、碳芯端口形状、铝绞线收缩断面，结果：相似程度较高。

在对X光探伤发现裂痕的试件进行解剖后，发现：碳芯确已断裂，端口形状与故障导线断口形状相似。

3 故障原因分析结论

综上所述，通过试验数据与实物照片的对比分析可以得出如下结论：导线自身质量不合格，碳芯径向耐压不满足规程要求。施工工艺不合格，T型线夹压接过程中，选用了模具偏小，应选择45模具合理，实际却选用42的模具。

4 针对性措施

一是对220 kV线路相关的耐张线夹、T型线夹及管外1 m处开展X光探伤检测，确保线夹内及外部近距离处碳芯完好；二是在220 kV线路用到碳纤维导线的耐张塔处安装备份线夹，作为断线的后备保护；三是严格碳纤维导线的到货验收及抽样试验；四是安排对运行单位、施工单位针对碳纤维导线安装工艺规范、运维注意事项以及相关检测方法进行全面培训，熟练掌握碳纤维导线安装、验收、运行以及检测的相关技能。五是鉴于碳纤维导线对施工工艺要求非常高，建议在耐张塔双分裂及以上跳线串的设计上不要采用T型线夹，尽量减少在碳纤维导线上的附件。

建议采取以下方法：一是直接选用多接线板的耐张线夹。（须向厂家定制）二是对双分裂导线可采用耐张线夹接线板正反两侧各接1根跳线的方式。三是在耐张线夹接线板处加装1个过渡板，过渡板左右各留1个左右对称，分别接两根跳线。