葉會(huì)生，汪霄飛，黎治宇，胡加瑞，劉純

(國(guó)網(wǎng)湖南省電力公司電力科學(xué)研究院，湖南 長(zhǎng)沙410007)

OPGW(Optical fiber composition overhead ground wires)光纜全稱(chēng)為架空地線(xiàn)復(fù)合性光纜，它同時(shí)具有通信和架空地線(xiàn)的雙重功能，OPGW光纜架設(shè)在桿塔頂部，不管是從架設(shè)高度還是防電腐蝕性能方面都優(yōu)于A(yíng)DSS(All dielectric selfsupporting optical fiber cable)光纜，因此OPGW 光纜在電力系統(tǒng)得到普遍應(yīng)用，目前湖南省新建110 kV 及以上線(xiàn)路光纜均采用OPGW 方式〔1〕。OPGW光纜在正常輸電狀態(tài)下將長(zhǎng)期產(chǎn)生感應(yīng)電壓，同時(shí)當(dāng)線(xiàn)路發(fā)生短路接地故障或雷擊OPGW 時(shí)將產(chǎn)生短時(shí)的較大靜電感應(yīng)電壓，如果OPGW 光纜門(mén)型架處引下方式不規(guī)范或接地不良，將致使OPGW光纜與周邊金屬部件可能發(fā)生火花放電，若持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)，則可能造成光纜或周邊金屬部件受損〔2－5〕。

1 故障概述

某220 kV 變電站某220 kV 線(xiàn)路(高鐵線(xiàn))雙套線(xiàn)路保護(hù)零序過(guò)流Ⅰ段、距離保護(hù)Ⅰ段動(dòng)作，跳開(kāi)該線(xiàn)路606 斷路器，報(bào)B 相接地故障。15 min后，該線(xiàn)路手動(dòng)合閘(該線(xiàn)路為高鐵線(xiàn)路，未設(shè)置重合閘保護(hù)功能)，雙套線(xiàn)路保護(hù)距離加速、距離保護(hù)Ⅰ段動(dòng)作，再次跳開(kāi)該線(xiàn)路606 斷路器，報(bào)A，B 相間接地故障。故障時(shí)為大風(fēng)暴雨天氣。

2 現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查情況及分析

1)故障線(xiàn)路1 號(hào)桿塔至該變電站龍門(mén)架間的地線(xiàn)靠龍門(mén)架側(cè)接頭斷裂脫落，靠變電站側(cè)龍門(mén)架上可見(jiàn)地線(xiàn)殘余斷口(如圖1);

2)故障線(xiàn)路桿塔連接龍門(mén)架地線(xiàn)與另一回220 kV 線(xiàn)路光纜(OPGW)共一個(gè)掛點(diǎn)，且光纜(OPGW)上連接有光纜接地引線(xiàn)，其連接至構(gòu)架的接地端頭已斷開(kāi)(如圖1);

3)對(duì)接地線(xiàn)端頭和光纜接地引線(xiàn)拆解后發(fā)現(xiàn)2 條地線(xiàn)上均有不同程度的電弧灼傷痕跡;該線(xiàn)桿塔連接龍門(mén)架地線(xiàn)斷口斷裂前已有斷股痕跡(如圖2)，同一掛點(diǎn)的另一回線(xiàn)路光纜接地線(xiàn)上有刮痕，且一端接頭已燒熔。

圖1 光纜龍門(mén)架處接地引線(xiàn)和故障線(xiàn)路地線(xiàn)斷口示意圖

圖2 龍門(mén)架側(cè)地線(xiàn)新、舊斷裂痕跡

3 故障原因分析

故障線(xiàn)路地線(xiàn)斷口有新舊程度不同的斷面，斷口其軸向上有3 處燒損痕跡，且都形成了凹坑，其中與導(dǎo)線(xiàn)連接的端部燒損最為嚴(yán)重，且產(chǎn)生了紅色的氧化物。其中大部分鋅層已經(jīng)失效，且在一定程度上形成了白色的鋅的揮發(fā)物，說(shuō)明斷裂時(shí)的溫度較高。同時(shí)，斷裂線(xiàn)表面銹跡斑斑，有明顯氣孔，斷裂的鋼絞線(xiàn)有一些斷口呈45°斜面，斷口的微觀(guān)形態(tài)并不光滑，有不規(guī)則的凹坑，斷頭處有熔融痕跡;一些則斷口較為平齊，斷口處有頸縮，較光滑。地線(xiàn)的另一側(cè)斷口在斷股周邊線(xiàn)股上黏附有一些微小金屬瘤狀物，有明顯的熔融痕跡，且部分?jǐn)嗫谥車(chē)\層已經(jīng)受損。由此可以說(shuō)明此斷口在斷裂前經(jīng)受過(guò)高溫，從而導(dǎo)致多股斷裂，且由斷裂面新舊程度可以判斷此結(jié)果是一個(gè)長(zhǎng)期發(fā)展的過(guò)程。同時(shí)現(xiàn)場(chǎng)檢查保護(hù)間隙未發(fā)現(xiàn)放電擊穿的痕跡，巡線(xiàn)也未發(fā)現(xiàn)雷擊故障點(diǎn)，故基本排除線(xiàn)路遭受雷擊燒斷地線(xiàn)的可能性。

同時(shí)，故障線(xiàn)路桿塔連接龍門(mén)架地線(xiàn)與另一回220 kV 線(xiàn)路光纜(OPGW)共一個(gè)掛點(diǎn)，光纜龍門(mén)架處接地引線(xiàn)采用繞彎至龍門(mén)架頂部固定方式，容易風(fēng)擺，并與故障地線(xiàn)距離較近(如圖3)。根據(jù)上述調(diào)查情況可判斷，光纜龍門(mén)架處接地引線(xiàn)存在電弧灼傷的痕跡應(yīng)為與地線(xiàn)發(fā)生放電造成，端頭有燒熔和銹蝕的痕跡應(yīng)為光纜龍門(mén)架處接地引線(xiàn)接地不良造成，光纜龍門(mén)架處接地引線(xiàn)明顯的刮痕應(yīng)為運(yùn)行過(guò)程中大風(fēng)引起地線(xiàn)擺動(dòng)造成。

綜合以上分析，地線(xiàn)斷裂原因?yàn)?由于故障線(xiàn)路地線(xiàn)為一端接地，靠近龍門(mén)架為絕緣子連接，地線(xiàn)龍門(mén)架端存在一定的懸浮電位;而相鄰的線(xiàn)路光纜在龍門(mén)架處設(shè)置有接地線(xiàn)，并存在接地不良問(wèn)題，因此故障線(xiàn)路地線(xiàn)龍門(mén)架端和相鄰光纜接地線(xiàn)會(huì)產(chǎn)生電位差，當(dāng)兩線(xiàn)距離過(guò)近或碰觸時(shí)會(huì)產(chǎn)生放電，最終在2 根接地線(xiàn)上均出現(xiàn)多處電弧灼傷痕跡。在此工況下長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行，導(dǎo)致故障線(xiàn)路桿塔接地線(xiàn)靠龍門(mén)架處接地端多股燒斷，最終在惡劣大風(fēng)天氣的作用下造成地線(xiàn)直接斷裂。

圖3 故障前光纜龍門(mén)架處接地引線(xiàn)和故障地線(xiàn)裝設(shè)情況示意圖

4 防范措施

光纜變電站門(mén)型架接地引線(xiàn)不允許采用繞彎至龍門(mén)架頂部固定方式，應(yīng)以最短路徑連接至龍門(mén)架上，同時(shí)通過(guò)在門(mén)型架增焊掛板的方式與門(mén)型架連接，一端采用并溝線(xiàn)夾與OPGW 連接，另一端采用雙孔象鼻子(2×M17.5 孔)與門(mén)型架連接。接地線(xiàn)應(yīng)采用截面積為150 mm2的鋁合金線(xiàn)，長(zhǎng)度合適，保持自然彎曲弧度，并具有一定防扭變形力度。接地線(xiàn)其他部位與門(mén)型架不得有任何接觸，距離需大于20 mm，同時(shí)還應(yīng)與同一構(gòu)架的其他接地線(xiàn)保持足夠的距離，防止風(fēng)擺引發(fā)兩線(xiàn)放電及機(jī)械磨損。安裝示意如圖4 所示。

圖4 光纜變電站龍門(mén)型架處接地引線(xiàn)安裝示意圖

5 結(jié)語(yǔ)

OPGW 光纜目前已得到普及應(yīng)用，但在OPGW光纜變電站龍門(mén)架處接地引線(xiàn)的安裝設(shè)計(jì)方面容易忽視，時(shí)常造成接地不可靠、與附近金屬部件碰觸或放電，最終導(dǎo)致光纜或其他金屬部件受損。今后，對(duì)新建、改建變電站，應(yīng)嚴(yán)格按照國(guó)家電網(wǎng)公司《電力系統(tǒng)通信光纜安裝工藝規(guī)范》相關(guān)規(guī)定設(shè)計(jì)、安裝OPGW 光纜在變電站門(mén)型處的接地引線(xiàn);對(duì)于存在文中所述隱患的在運(yùn)變電站，可依據(jù)文中提出的防范措施，結(jié)合線(xiàn)路檢修與專(zhuān)項(xiàng)整治進(jìn)行整改。

〔1〕蔡凌，周舟． OPGW 光纜變電站門(mén)型架引下部分防雷探討〔J〕． 湖南電力，2012，32(3):43-44．

〔2〕韓立奎，張兆華，韓曉冰，等． 220 kV 輸電線(xiàn)路OPGW 光纜接地方式改進(jìn)分析〔J〕． 光通信技術(shù)，2011(6):33-35．

〔3〕朱發(fā)強(qiáng)，毛秀偉，王彥波，等． 解決OPGW 進(jìn)站安全運(yùn)行問(wèn)題瞰研究與實(shí)踐〔J〕． 電力信息與通信技術(shù)，2013，11(12):67-70．

〔4〕陳超，廖民傳． OPGW 多種接地方式綜合分析〔J〕． 四川電力技術(shù)，2013，36(5):73-78．

〔5〕李新華． 關(guān)于OPGW 光纜進(jìn)站光纜接地問(wèn)題的討論〔J〕． 科技信息，2013，36(25):391-391．