500kV超高压输电线路架空地线频繁断股原因研究

张晓伟

摘  要：当前我国对于电能的需求量增加，架设的高压输电线路逐渐增多，因此存在500kV超高压输电线路架空地线频繁断股的情况。本文针对500kV超高压输电线路架空地线频繁断股问题进行原因分析，提出针对性解决措施，完成断口分析、形貌检查等过程，消除不同因素对于地线工作的消极影响，维护电网安全运行。

关键词：500kV;超高压输电线路;架空地线

前言：高压架空输电线路远距离输电过程十分重要，其属于风振敏感结构，部分路杆存在跨度大、杆塔高的情况，环境十分复杂，极易受到灾害天气的影响。在线路架设时需要提升地线可靠性，若质量不佳极易出现线路故障，进而为电力系统安全运行提供危害。因此有必要深入分析其频繁断股的情况，针对性解决问题。

一、500kV超高压输电线路架空地线运行维护要求

500kV输电线路在运行工作时需要围绕预防第一、安全第一、综合第一的原则，实现强制可修，围绕《电力安全工作相关规定》开展工作[1]。其中，运维单位应加强对线路的检测和排查，提升维护及管理能力，借助先进技术对线路完成科学管理，在工作中总结经验，明确规律，提升线路运行安全性。同时，操作及维护部门应建立完善的岗位责任机制，掌握良好的设备条件和维护技术，了解有关规章制度，最大程度地规避安全事故，提升运行安全性。经济发展时代为了满足更多人的用电需求，我国建设了许多500kV超高压输电线路，大大提升区域供电优势。若想保障人们正常用电，需要提升其运行管理能力，定位地线频繁断股原因，确保其安全运行。

二、500kV超高压输电线路架空地线频繁断股原因分析

（一）环境因素

内蒙古位于我国边疆，强风和季节性低温问题频发，因此在寒冷的冬春季节地线极易出现风灾情况。受到低温、覆冰的影响，增加550kV超高压输电线路的脆性，使得地线钢绞线机械性能较低、组织缺陷，钢线出现不连续的裂纹，进而出存在断裂情况。同时，镀锌钢线纵截面和横截面出现较多夹杂物，其中包含氧化铝和硅酸盐，其会影响镀锌钢线连续性，集中应力，出现面形和线性缺陷，影响其韧性、塑性、抗疲劳水平。500kV超高压输电线路主要应用环境是野外，因此会受到强风、雷电、冰雪因素的影响，其中雷击的消极影响最大。

输电线路运行范围和距离较长，增加其被闪电击中的概率。污染物排放问题也会使得输电线路污染，产生安全故障和隐患，极易导致输电线路绝缘体失效。需避免环境因素对于输电线路的消极影响，由于输电线路一般在室外，运行时间较长，需要及时完成故障排查和日常维护，避免地线断股出现线路故障问题。定期对输电线路完成试验和维护，规范维修管理人员行为，提升其积极性，降低事故频率，制定养护计划。针对断股频繁区域需加强养护，增加检查次数，完成详细记载，为后续故障定位和运维提供指导。

（二）管理因素

管理因素直接影响500kV超高压输电线路的运行维护质量，由于其线路分布十分广泛，极易出现协调不佳情况，影响组织协调效果，因此需要实现多合作，多沟通。对于线路敷设较长问题，需要增加高级专业技术人员数量，加强监控和全方位定位，最大程度地避免架空地线频繁断股问题。建议完成输电线路实时监测，提升线路运维质量。电力企业需要加强信息技术和线路管理的结合度，实时控制输电线路，依托GPS技术完成位置跟踪定位，提升维修效率，节省大量的物力、人力、财力。

通常架空地线主要采用OPGW和良导体材料，受到雷击进而出现断股问题，其属于概率问题，因此需要提升放电等级，最大程度地减少其断股几率。建议结合断股截面分析其特点，针对强雷区、多雷区提升执行标准，提高地线的耐雷水平，确保钢线单线直径大于等于3mm，使用放电等级是200c产品。

（三）结构材料因素

1.故障位置确定

其一，地线断股位置分析。在分析断股位置时，需要判断断股区域是否位于塔间档距中部，距离线夹的长度若较远，则一般不会出现和金具、线夹摩擦或接触的可能，当断股全部是镀锌钢线、钢绞线时，极易出现散股情况。有时地线断口出现无塑性变形情况的脆性断口，该位置断口面积较为齐平，无塑性颈缩、变形拉长的情况，断口干净且呈暗灰色，表面没有高温熔断和电流灼伤问题，无腐蚀损失和严重氧化问题。其二，断口SEM检测。有时借助电子显微镜扫描后分析检测结果时，地线断口区域没有十分明显的疲劳辉纹，其附近的钢线表面没有周向开裂的裂纹，因此可以分析得出其并非因微动振动而导致的疲劳断裂[2]。同时，位于脆性断口边缘位置，若检测发现存在轴向裂纹，且沿钢线母线方向出现尖锐的凹坑缺陷，则此轴向裂纹是钢线断裂初始断裂源。建议借助千分尺针对断股区域地线完成截面尺寸的测量分析，于镀锌位置相同界面以90°测量2次，获取平均值确定其直径。

2.断口显微组织检测

若检测横截面发现钢线组织是等轴分布网带状铁素体、细小索氏体，其中不包含淬火组织，组织中铁素体成分较多。若截面组织内夹杂物缺陷较多，进而在加工阶段拉长，出现线性缺陷，容易破坏钢线整体结构，影响其机械性能和组织完整性。例如，在观察钢线镀锌层的表面组织时发现，其表面覆盖厚度为30-50μm镀锌层，其层级不够均匀，部分区域出现厚度是160μm镀锌瘤，有的区域无镀锌层，这体现钢线镀锌工艺出现问题，不满足其连续、均匀、平滑的要求，出现表面缺陷问题。因此，钢线截面避免出现分层、有缩孔、夾杂等缺陷问题。

3.地线质量缺陷

在检测时发现，钢线的表面组织存在深度是30μm-50μm全脱碳层缺陷，出现线性开口和耳子开口。因此，需要在钢线设置时规定其应光洁，防止出现折叠、裂纹、分层等缺陷问题。针对架空地线镀锌钢线完成韧性测试和单丝拉力测试，钢线抗拉强度是1108Mpa，低于GB/T3428所要求的最低强度等级，其中镀锌钢线一级抗拉强度需要大于等于1310Mpa。有时在开展卷绕测试时，芯轴钢线表面会出现轴向开裂的缺陷，说明钢线韧度存在问题。

4.热轧工艺存在问题

架空地线在架设时所使用的钢绞线材料一般属于优质的碳素钢热轧盘条，其主要通过电炉冶炼或氧气转炉形成，材料来源形式为热轧态，属于在连续热轧的控冷技术环境中所产生的珠光体或索氏体组织，因此又叫斯太尔摩盘条。此工艺若质量较高，则能够达到规定的韧性和强度。在显微测试条件中发现，断股钢线一般呈网带状铁素体与细小索氏体，其中铁素体含量较多，这说明钢线在热轧生产时冷速过慢产生铁素体，并在后续轧制阶段完成拉伸，进而出现网带状结构。该问题会使钢线在承受载荷过程中材料内部无法均匀受力，大大降低钢线韧性和强度。

5.钢线表层脱碳层不均匀

部分钢线镀锌钢线表层不均匀，出现全脱碳层，不满足CB/T4354标准。在钢线加热轧制与空冷加工阶段会出现脱碳现象，进而对产品质量造成影响，减少钢线强度与抗疲劳性能，会导致架空地线出现频繁断股的问题。若镀锌钢线的表面具有16μm线性开口或尖锐凹坑，可以直接说明钢线加工过程及模具存在质量问题，因而在后续工作中钢线承受载荷出现断裂。建议加强对地线的巡视和监测工作，借助高新技术及时查看并监控地线断股缺陷，围绕《架空输电线路地线修补导则》完成监测，提升地线电气性能和机械性能[3]。

结论：综上所述，通过分析500kV超高压输电线路故障频繁断股的主要原因进行综合整治，通过多种检测定位故障区域，保证其机械性能、组织状态、表面质量满足要求，防止不合格地线进入电网，影响其安全稳定运行，把控导线的材料质量，进而及时发现输电材料的缺陷，提升检查质量和效率，促进其稳定运行。

参考文献：

[1]廖思源.500kV超高压输电线路故障诊断与防范策略研究[J].中国设备工程，2020，（20）：165-166.

[2]孙宏宇.500kV超高压输电线路故障与对策分析[J].集成电路应用，2020，37（10）：156-157.

[3]张涛，高云鹏，田峰，等.500kV超高压输电线路架空地线频繁断股原因分析[J].内蒙古电力技术，2019，37（01）：11-15.