一起220 kV線路避雷線金具發(fā)熱的原因分析及處理

肖明偉

(華電淄博熱電有限公司，山東 淄博 255054)

一起220 kV線路避雷線金具發(fā)熱的原因分析及處理

肖明偉

(華電淄博熱電有限公司，山東 淄博 255054)

針對(duì)高壓輸電線路避雷線進(jìn)線與變電站門(mén)型構(gòu)架聯(lián)接處發(fā)生過(guò)熱的現(xiàn)象，應(yīng)用遠(yuǎn)紅外技術(shù)，診斷了一起相鄰220 kV線路之間的避雷線與公用門(mén)形構(gòu)架聯(lián)接處的金具發(fā)熱缺陷，對(duì)發(fā)熱的形成原因、產(chǎn)生條件進(jìn)行了分析，介紹了發(fā)熱點(diǎn)缺陷現(xiàn)場(chǎng)處理的方法和效果，對(duì)輸電線路避雷線絕緣聯(lián)接方式的設(shè)計(jì)提出了具體建議，為防止出現(xiàn)類(lèi)似情況提供經(jīng)驗(yàn)。

避雷線；發(fā)熱；感應(yīng)電勢(shì)；門(mén)形構(gòu)架；絕緣聯(lián)接

0 引言

架空輸電線路設(shè)置避雷線是最基本和有效的防雷措施，同時(shí)具備避雷線和通信通道雙重功能的OPGW光纜(架空地線復(fù)和光纜)在電力通信系統(tǒng)中發(fā)揮了重要的作用。

220 kV架空輸電線路的避雷線設(shè)計(jì)一般引入變電站門(mén)型構(gòu)架，相鄰線路的避雷線在門(mén)型構(gòu)架上共用1個(gè)懸掛點(diǎn)。避雷線金具在實(shí)際運(yùn)行中經(jīng)常發(fā)生發(fā)熱故障，嚴(yán)重影響金具的機(jī)械性能和使用壽命，發(fā)生故障可能引起嚴(yán)重的通信干擾，甚至燒斷避雷線絕緣子造成停電事故。

1 避雷線金具發(fā)熱情況

1.1 避雷線發(fā)熱情況

華電淄博熱電有限公司220 kV升壓站共4回220 kV線路出線，其中南涯線、南付線為同塔相鄰線路，避雷線在升壓站內(nèi)經(jīng)帶放電間隙的絕緣子與門(mén)型構(gòu)架相連接，共用1個(gè)懸掛點(diǎn)，如圖1所示。

圖1 避雷線懸掛點(diǎn)位置

2017年2月7日，夜間值班人員在巡視時(shí)發(fā)現(xiàn)南付線(左側(cè))、南涯線(右側(cè))中間避雷線進(jìn)線與門(mén)型構(gòu)架連接處有發(fā)光點(diǎn)，懷疑聯(lián)接絕緣子放電間隙處發(fā)熱。在氣溫-6 ℃氣象條件下使用紅外熱像儀拍攝發(fā)熱點(diǎn)紅外熱像圖，顯示聯(lián)接絕緣子放電間隙處的最高溫度大于150 ℃，如圖2所示。同門(mén)型構(gòu)架南涯線、南付線兩側(cè)避雷線進(jìn)線聯(lián)接處溫度為2 ℃。

圖2 發(fā)熱點(diǎn)紅外測(cè)溫圖

2月8日白天，使用高倍攝像機(jī)對(duì)發(fā)熱點(diǎn)進(jìn)行拍攝，確定熱源點(diǎn)為絕緣子掛環(huán)與門(mén)型構(gòu)架聯(lián)接螺栓處，如圖3所示，由于肉眼可見(jiàn)明顯發(fā)熱點(diǎn)且金具有燒融現(xiàn)象，判斷實(shí)際溫度要遠(yuǎn)高于熱像圖顯示的溫度。使用紅外熱像儀復(fù)測(cè)，顯示最高溫度不斷跳躍，判定絕緣子放電擊穿，且掛環(huán)與螺栓聯(lián)接處仍處于持續(xù)的電弧放電狀態(tài)。

1.2 設(shè)備檢查情況

停電后，檢修人員登架構(gòu)檢查，發(fā)現(xiàn)避雷線絕緣子掛環(huán)與螺栓聯(lián)接處有明顯放電燒灼痕跡。拆下絕緣子解體發(fā)現(xiàn)掛環(huán)聯(lián)接螺栓燒損嚴(yán)重，已融化1/3左右，如圖4、圖5所示，若不及時(shí)處理，將可能導(dǎo)致螺栓、掛環(huán)燒斷，避雷線脫落，同塔架設(shè)的南付線、南涯線跳閘。

圖3 發(fā)熱點(diǎn)處

圖4 解體拆下的絕緣子

圖5 燒損的螺栓

2 金具發(fā)熱原因分析

南付線、南涯線之間避雷線進(jìn)線絕緣子與門(mén)型構(gòu)架聯(lián)接螺栓處發(fā)熱，說(shuō)明放電間隙被擊穿，且有較大的感應(yīng)電流流過(guò)。此避雷線采用分段絕緣、單點(diǎn)接地方式，一側(cè)采用帶放電間隙的絕緣子與構(gòu)架絕緣，另一側(cè)直接連接桿塔接地，正常運(yùn)行時(shí)單點(diǎn)接地不能構(gòu)成電流回路，金具發(fā)熱的可能性很小[1]。發(fā)熱原因分析如下。

2.1 感應(yīng)電壓過(guò)高

架空線路避雷線與輸電導(dǎo)線之間的靜電感應(yīng)和電磁耦合，使避雷線在正常運(yùn)行時(shí)會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電壓，靜電感應(yīng)在避雷線上產(chǎn)生的感應(yīng)電流和損耗均很小，可以忽略不計(jì)，避雷線主要受電磁感應(yīng)電壓影響[2]。當(dāng)負(fù)荷電流大時(shí)，帶放電間隙的絕緣子長(zhǎng)期放電擊穿，避雷線與大地構(gòu)成電流回路，產(chǎn)生接地環(huán)流。

南付線與南涯線進(jìn)入220 kV升壓站時(shí)進(jìn)行相序轉(zhuǎn)換，按系統(tǒng)正相序排列。面向升壓站南付線在左側(cè)、南涯線在右側(cè)，南付線避雷線跨越C相側(cè)與南付線跨越A相側(cè)共用1個(gè)懸掛點(diǎn)。南付線避雷線距離C相導(dǎo)線較近，線路感應(yīng)電壓以C相為主，同樣南涯線避雷線感應(yīng)電壓以A相為主，2條線路避雷線的感應(yīng)電壓相角差約120°，相當(dāng)于系統(tǒng)的2相感應(yīng)電勢(shì)疊加后施加在2條線路避雷線與門(mén)型構(gòu)架聯(lián)接金具上，聯(lián)接金具中流過(guò)的是合成感應(yīng)電勢(shì)產(chǎn)生的感應(yīng)電流，經(jīng)門(mén)型構(gòu)架入地的電流僅是感應(yīng)電勢(shì)的差流。

2.2 金具接觸不良

避雷線進(jìn)線絕緣子掛環(huán)與門(mén)型構(gòu)架螺栓聯(lián)接為非固定的點(diǎn)接觸，雖然導(dǎo)線應(yīng)力較大，但長(zhǎng)期的風(fēng)壓震動(dòng)、螺栓表面氧化等原因造成聯(lián)接處金具接觸電阻增大，在放電間隙擊穿、金具中通過(guò)感應(yīng)電流后，加速了電流的熱效應(yīng)，發(fā)熱現(xiàn)象嚴(yán)重。

2.3 絕緣子放電間隙過(guò)小

在實(shí)際應(yīng)用中，設(shè)計(jì)的絕緣子放電間隙距離大多在10～25 mm范圍內(nèi)可調(diào)，建設(shè)單位安裝時(shí)無(wú)明確標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)受風(fēng)力震動(dòng)和電磁力作用，間隙不穩(wěn)定[3]。放電間隙的引弧棒和鋼腳由于材質(zhì)不同，多次累計(jì)或其他因素影響導(dǎo)致機(jī)械強(qiáng)度降低，易出現(xiàn)擊穿現(xiàn)象。

檢查拆下的聯(lián)接絕緣子，鋼腳固定處存在變形現(xiàn)象，如圖6所示，導(dǎo)致放電間隙變小，由于避雷線上感應(yīng)電壓高，絕緣子放電擊穿。

圖6 放電間隙鋼腳變形處

3 現(xiàn)場(chǎng)處理及效果

3.1 現(xiàn)場(chǎng)處理

(1)調(diào)整避雷線聯(lián)接絕緣子放電間隙距離為20 mm，且將間隙固定死，不再可調(diào)，以避免受風(fēng)力震動(dòng)、電磁力作用和污穢影響導(dǎo)致間隙變小而擊穿。

(2)避雷線與門(mén)型構(gòu)架間絕緣子的聯(lián)接部分金具采用焊接固定方式，避免放電間隙擊穿時(shí)，點(diǎn)接觸聯(lián)接部位因接觸電阻增大而發(fā)熱。

3.2 處理效果

缺陷處理后，通過(guò)連續(xù)的跟蹤復(fù)測(cè)，此避雷線與門(mén)型構(gòu)架聯(lián)接各處溫度為2～3℃，與其他輸電線路避雷線溫度基本相同。

4 設(shè)計(jì)及運(yùn)維建議

(1)2條相鄰輸電線路避雷線在變電站門(mén)型構(gòu)架上共用1個(gè)懸掛點(diǎn)時(shí)，由于感應(yīng)電壓高，聯(lián)接串入的絕緣子放電間隙應(yīng)根據(jù)線路負(fù)荷大小、分段絕緣距離要求等調(diào)整并固定死，投運(yùn)前嚴(yán)格檢查間隙距離大小，以提高間隙的穩(wěn)定性。

(2)避雷線聯(lián)接絕緣子與門(mén)型構(gòu)架間的金具應(yīng)采用固定聯(lián)接方式，避免接觸式聯(lián)接，防止放電時(shí)燒損聯(lián)接金具和有利于線路雷電流的釋放。

(3)對(duì)避雷線及金具易發(fā)熱的部位加強(qiáng)運(yùn)行巡視和檢測(cè)工作。應(yīng)采用外觀檢查配合紅外成像檢測(cè)進(jìn)行巡視，檢查有無(wú)溫度異常升高、電弧燒傷痕跡和生銹現(xiàn)象，夜巡時(shí)注意觀察避雷線絕緣子放電間隙有無(wú)放電冒火現(xiàn)象。避雷線絕緣子應(yīng)嚴(yán)格按規(guī)程要求周期進(jìn)行檢測(cè)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)絕緣子缺陷并消除。

5 結(jié)束語(yǔ)

輸電線路避雷線進(jìn)線與變電站門(mén)型構(gòu)架聯(lián)接金具發(fā)熱現(xiàn)象經(jīng)常出現(xiàn)，一旦缺陷不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)并處理，可能造成事故范圍的擴(kuò)大。通過(guò)對(duì)本次避雷線金具發(fā)熱現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)、分析和處理，提出了類(lèi)似故障的處理和改進(jìn)措施，應(yīng)引起相關(guān)技術(shù)人員的重視，消除金具發(fā)熱的安全隱患，確保輸電線路的安全運(yùn)行。

[1]黃巍，程泳，董建新，等.500 kV架空地線金具發(fā)熱的分析與對(duì)策[J]. 浙江電力，2013(11):36-39.

[2]葛猛，姜大宇.架空地線耐張線夾過(guò)熱原因分析[J].電力安全技術(shù)，2005，4(7):17-22.

[3]馬國(guó)鵬，何云良，吳良軍，等.500 kV線路避雷線發(fā)熱原因分析和處理[J].電瓷避雷器，2013(6):128-131.

(本文責(zé)編：齊琳)

2017-05-04；

2017-06-04

TM 862

B

1674-1951(2017)07-0052-02

肖明偉(1985—)，男，山東濟(jì)南人，工程師，從事發(fā)電廠電氣專業(yè)生產(chǎn)技術(shù)與管理方面的工作(E-mail:307505596@qq.com)。