500kV线路多处地线金具发热腐蚀原因分析及控制措施探讨

张治国

摘 要：在电力系统中，输电线路是关键构成部分之一，而架空地线具有确保电网顺利平稳运作、最大程度缓解雷电对架空线路负面影响的效用。不过平时在线路班组运营养护过程中，常常会面临架空地线金具异常发热的现象，如果长期在大電流及高温下运作，那么就会导致挂点金具烧红，严重时还会烧熔，从而使得架空地线在短时间内断线，最终衍生出一系列严重后果。为了确保输电线路能够安全顺利运作，此时就要求进一步研究线路多处地线金具发热腐蚀的各方面原因，同时针对各方面因素采取行之有效的措施。基于此，文章将结合实际案例，进一步分析500kV线路多处地线金具发热腐蚀的原因，最后提出可行的解决方案及预防控制措施，希望能给同行带来一定的参考。

关键词：500kV;金具;发热腐蚀;控制措施

中图分类号：TM761 文献标识码：A 文章编号：1674-1064（2021）05-035-02

DOI：10.12310/j.issn.1674-1064.2021.05.017

根据相关资料，在电力系统中，500kV及以上电压等级的高压输电线路架空地线架设方式主要有三种安装方式，即直接接地架设方式、绝缘架设方式及分段绝缘架设方式。架空地线直接接地架设方式一般是通过U型环、直角挂环、平行挂板、悬垂线夹等承力的电力金具连接于架空地线支架上;绝缘架设方式是通过玻璃或陶瓷绝缘子及放电间隙棒板、直角挂环、平行挂板、悬垂线夹连接于架空地线支架;分段绝缘架设方式就是在整条输电线路中架空地线，分区段交替采用直接接地和绝缘架设安装方式。

在输电线路中，地线金具能够充分发挥联结及稳固裸导线、导体和绝缘子，传输机械载荷、电气负荷的关键效用。一旦金具腐蚀丧失效用，那么就会导致连接线路切断或脱落，从而导致迅速停电跳闸等。为此，文章将针对500kV输电线路地线金具锈蚀事件机理展开进一步分析，分析地线金具腐蚀断裂的多方面原因，再结合实际提出针对性防范措施，有效推动输电线路安全稳定运行，希望能给同行带来一定参考。

1 地线金具腐蚀案例

1.1 江孱一二回#6、#11塔左侧地线金具电腐蚀断裂

2011年，在进行日常线路年检的过程中，江孱一二回#11杆塔地线金具U-2080及ZH-7两处挂环彼此受到磨损，由此产生一系列凹槽，相关工作要在第一时间内予以替换。2013年，通过红外测温察觉到#11杆塔地线线夹出现发热问题，此时测定其温度高达93.3℃。根据红外测温分析，金具发热不是太阳光直射所致，在运行的高压输电线路中架空地线存在感应电动势，架空地线通过金具与大地连接形成回路。由于地线与杆塔连接的金具张力很小，在外部环境影响下地线发生热胀冷缩，造成地线松弛或张力过大。长时间运行并在风力作用下发生不规则摆动及日晒雨淋影响，在复杂的电磁环境中，挂点金具承受着拉伸、扭曲、剪切等垂直荷载和水平荷载的作用，金具逐渐磨损、生锈、接触电阻增大。地线感应电流大小也不断变化，当感应电流较大时使温度升高加快;由于感应电流的作用，金具连接处电阻较大，该电流通过较大电阻时产生焦耳热，而在挂点金具两端也会存在一定的电压差;当该电压达到其电晕放电时，不光滑的金具表面将会发生连续的电晕放电，从而造成金具局部持续过热。笔者采取新增一根副引流线的措施，使得线夹发热情况得到缓解。

在2014年巡视过程中，察觉到江孱一二回#6杆塔左侧地线掉串到中相横担上（线路未跳闸）。通过核查不难看出，U-2080和U-10挂环接触面出现较为严峻的电蚀及磨损断裂问题。而500kV江孱一二回为湖北省荆州市江陵换流站出线线路，在此之中采取#1-#21共杆搭建，而地线属于LGJ-120/70型大截面钢芯铝铰线，利用分段绝缘、单点接地手段予以布局，只能够在#11杆塔位置直接接地。在线路四周，其他电压等级线路较多。其中，超过500kV电压等级输电线路包括±500kV江城线、500kV三江一二三回、安江一二回、林江一二回、江兴一二回等十余条，此时地线感应电流较为充足。

长期以来，在运行维护过程中，不难看到500kV江孱一二回该段地线金具出现了一系列较为严峻的受损、发热及断裂问题。由此推论，江孱一二回#1-#21段地线感应电流相对较大，且地线采用分段绝缘、单点接地的手段运行，出现了较大的地线金具磨损安全问题。

1.2 三龙一回124#杆塔大号侧左地线挂点金具发热腐蚀严重

2019年7月25日，在迎峰度夏杆塔红外测温时发现，三龙一回124#杆塔大号侧左地线挂点金具温度124℃（环境温度30℃）。发现缺陷后，立即安排人员进行消缺处理。消缺人员登塔检查发现，三龙一回124#杆塔大号侧左地线挂点金具U型挂环连接点已烧灼变红，腐蚀磨损严重，已达50%，属危急缺陷。随后立即对受损金具进行了更换，并加装了地线附引流线，消缺后再次测温，挂点金具温度降至36℃。在后期隐患排查过程中，发现峡都一回123#塔左地线大号侧金具存在类似情况。

三龙一二三回是三峡电力外送的重要通道，三峡出线包括左岸的三龙一二三回、三江一二三回，右岸的峡都一二三回、峡葛一二三四回、葛安一二回及地下电站出线峡林一二三回，共18条线路组成。三峡出线有线路密集、同杆架设或平行走向线路多的特点，地线大多采用直接接地形式。从2017年起至今，陆续发现三龙线、峡都线地线金具发热严重、锈蚀磨损严重等缺陷大多出现在终端塔。

2 地线金具腐蚀原因分析

2.1 地线接地方式

发热金具杆塔地线接地方式基本为直接接地，案例中江孱一二回#11、三龙一回#123、#124均为直接接地。江孱一二回6#较为特殊，由于江孱一二回#1-#21地线采取分段绝缘设计，仅#11杆塔地线接地，感应电流理应全部通过#11杆塔地线接地泄流，但当时#6杆塔地线间隙仅15mm，小于地线间隙20mm±2mm设计标准，使得部分感应电流通过#6小间隙泄流。长时间的电流通过，是引起地线金具发热的主要原因[1]。电流的热效应使得金具发热高温熔烧造成金具软化，在其他环境条件影响下，使得金具更容易发生磨损损坏。

2.2 周边线路通道密集、负荷大

三龙一二三回终端塔位置附近，龙泉换流站进站区段线路密集且靠近站内高压设备。其中，500kV以上電压等级输电线路有500kV三龙一二三回、500kV龙斗一二三回、±500kV龙政直流，且与500kV盘宜一二回线路邻近。江孱一二回#6、#11周边其他电压等级线路多，其中500kV以上电压等级输电线路有±500kV江城线、500kV三江一二三回、安江一二回、林江一二回、江兴一二回等10条线路。

线路密集区段地线上的感应电流相比其他区段更大，造成金具发热的情况会更严重。

2.3 微风振动等自然因素造成金具磨损

三峡出线多处于高山峻岭，气候复杂，大多为微气象区线路，具有风速大、风向和风速变化频繁等特点。而江孱一二回地处二级舞动区，常年受大风影响。

若架空上的风压形成一定的荷载，输入一定的风能，就其发生振动，输入的能量与风速平方成正比，会使得线路更容易产生振动。交替风出现时，这些风力与地面各种附着物发生摩擦，造成风速不均、时强时弱，致使电线及其金具发生振动或摆动，从而造成金具磨损。

2.4 金具本身特点对腐蚀的影响分析

考虑到金具自身特性，在一般情况下，其腐蚀速率要明显高于铁塔及导线。具体来说，首先金具架构形式相对繁琐，同时单位质量的比表面积较大，出现了明显的边角及孔隙部分，极易出现缝隙腐蚀及接触腐蚀局部性难题，由边角缝隙位置诱发严峻的腐蚀问题。其次，金具通常要承担较为显著的拉应力。在拉应力效用下，金属将比停止状态下更易受到腐蚀，由于应力在一定程度上加深了镀锌层表层的受损程度，导致表层出现了更多裂纹，表层受损程度变大，而腐蚀介质相对容易侵蚀镀锌层。除此之外，金具在运作过程中常常会遭到摩擦，此时就会出现侵蚀现象。而金具连接输电线路的过程中，并没有全部稳固，此时就出现了相对微量的活动空间[2]。如果风等附加载荷导致输电线路风偏或晃动，那么就必然会导致金具间彼此碰触，出现一系列摩擦问题。考虑到表层镀锌层会受到雨水影响，那么基体腐蚀程度较为严峻，腐蚀及磨损产出正交互协同效用，在很大程度上加重了接触构件间的机械及化学损伤。

3 应对措施

工作人员要按时检查管辖线路地线金具登杆，着重核查风口、连续上下坡、大跨越杆塔地线及金具，在第一时间替换受损的挂点金具。

对于新建设的线路，在设计过程中，相关设计人员要对风口、上下坡、大跨越等区域采取高一级强度的地线金具，同时还需要进一步强化特殊区域线路地线的防振设计力度[3]。

加强密集通道或变电站出线红外测温工作，检查架空地线连接金具运行情况，及时发现发热隐患。对于金具发热情况，要检查金具运行情况，必要时进行更换，同时在杆塔地线线夹两侧加装附引流。

关注地线金具锈蚀情况，对金具接触面进行处理，对不平或毛刺部分进行打磨，用电力脂对接触面进行防氧化处理，锈蚀严重的金具应进行更换。

4 结语

综上所述，地线金具发热及腐蚀现象相当普遍，电力人员在运营养护线路班组的过程中常常碰到。同时，在理论上存在高温熔化连接金具，使架空地线断线的几率。只要地线掉落，那么此时就会造成导线单相或多相故障，如此就会使得线路出现较为严峻的安全隐患。不过考虑到地线金具发热或腐蚀问题常常是在多元复杂条件下一同产生的，所以在实际操作过程中，电力人员务必要根据具体问题具体分析，同时有必要对异常发热问题予以进一步深层次的分析及探讨。

参考文献

[1] 杨自岗，段利明.基于500kV架空线路分支地线金具发热的分析处理及预控[C].中国电机工程学会年会，2014（1）：11-12.

[2] 金哲，尹洪，吴启进.典型500kV输电线路地线金具腐蚀及磨损事件机理分析[J].电工技术，2017（8）：45-48.

[3] 张洪猛.500kV输电线路架空地线金具提升专用工具研究[J].百科论坛电子杂志，2018（19）：279-281.