500kV架空地线断股原因分析及对策

或断股现象未被发现。因此，地线断股的原因是由于 施工质量所造成的可能性较小。
4.4 雷击断股分析
近年来，国内及国外由于雷击引起光纤复合架 空地线 （OPGW） 断股的现象越来越严重，而有关 OPGW 耐雷击的研究也日益受到业界广泛重视。 OPGW 地线单元 （外绞合导体） 主要用铝包钢线 （ACS 线）和铝合金线组成。而本文所分析的断股地 线 LBGJ- 100- 20AC 良导体地线，其单股绞丝也是 铝包钢线，两者外层结构相同，因此其雷击性能分析 可参照 OPGW 标准进行。
表 4 光纤复合架空地线雷击试验模拟雷击 - 连续电流
级别 0 1 2 3
电流 /A 100 200 300 400
持续时间 /s 0.5 0.5 0.5 0.5
转移电荷 /C 50 100 150 200
雷击试验的判据如下：①试验中 OPGW的短时温升；
②如果发现任何线股断裂，那么，应计算 OPGW 其
2009- 04- 03 459- 460 断 1 股，两头散出约 1m 457- 469 520 4
自 2001 年以来共出现 13 处地线断股，除 1 处断股 地线为钢绞线外，其余的均为良导体地线。其中 AACSR- 97 和 LHBGJ- 95/55 （外层单线直径为 3.2 mm）各有 2 处，而 LBGJ- 100- 20AC（外层单线直径 为 2.6 mm）共有 8 处。
1 地线断股情况及其参数
1.1 地线断股情况
中国南方电网超高压输电公司南宁局所辖 500 kV 百南Ⅱ线在 2008 年 9 月 19 日至 2009 年 4 月 9 日期间，该线 449—460 号区段共出现 6 处架空地线 断股的缺陷，具体情况见表 1。
1.2 地线参数
断股区段地线的型号为 LBGJ- 100- 20AC 良导 体地线，具体参数见表 2。
根据以上的公式计算结果如表 5 所示。
表 5 电荷转移量计算结果表
落雷密度 〔/ 次数 雷击次数 〔/ 次数 负极性的 电荷转 雷暴日 （km2·a-1）-1〕 （100 km·a-1）-1〕 雷击概率 移量 /C
80
9.57
44
0.004 785 162
根据《光纤复合架空地线耐受雷击性能研究》实 验结果：一般 2.5 mm 的铝包钢线在 150 C 的雷电能 量下平均断股 0.55 股，最大断 3 股；在 200 C 的雷 电能量下平均断股 1 股，最大断 3 股。从平均断股数 可以看出，2.5 mm 的铝包钢线在 200 C 的雷电能量 下相对 150 C 时更容易发生断股。当 OPGW 的外层 股线的铝包钢单丝直径达到 3.0 mm 时，在 150 C 的 雷电能量下平均断股 0.067 股，最大断 1 股；在 200 C 的雷电能量下平均断股 0.067 股，最大断 1 股。对 于百南Ⅱ线 LBGJ- 100- 20AC 良导体地线，其外层 采用直径为 2.6 mm 的铝包钢线，经计算该输电线路 走廊附近的雷击能量大约为 162 C，在此雷击能量 下，易造成 1~3 股的断股。
表 3 LBGJ - 100 地线弧垂测量数据
测量档 / 号 档距 /m 温度 /℃
441- 442
718
22
445- 446
702
23
453- 454
486
20
455- 456
549
20
462- 463
579
20
465- 466
533
20
471- 472
542
20
实测 f/m
左 18.511 18.067 8.400 11.308 12.197 10.921 10.847
3 缺陷处理
500 kV 南宁变电站进线段良导体地线的每个 耐张段均有地线断股现象，对线路的安全稳定运行 已造成极大的威胁。为此，该局对该线在年度停电检 修前进行了一次全线专项特巡，要求护线员每 2 d 对断股处进行一次巡视及汇报，以确保准确掌握地 线断股处的变化情况。在 2009 年 4 月 27 至 30 日的 停电检修中，对各断股处采用预绞丝补强的方式进
-1
1/1.7
Q+ =85（P+ - 1） ；Q- =7（P- - 1）
式中：Q+—— —正极性雷电电荷转移量，C； Q- — ——负极性雷电电荷转移量，C。 计算雷击的能量时雷暴日取 80。输电线路的参
数为 500 kV 单回路，地线挂点高 48 m，地线弧垂 8~10 m，地线间距 20~21 m，因此，h 取 40 m，b 取 20 m。
雷，只有 5 %的雷为正极性的雷。
P+/- =1/(Y×Ns×L×F+/- )
式中：Y— ——统计落雷的年数；
Ns—— —地线雷击次数，次数 （/ 100 km·a-1）；
L—— —线路长度，100 km；
F+/-—— —5% / 95 %。
4）电荷转移量（工程上主要考察负极性的雷电）。
-1
1/2.0
宁淼福，陈 岳
NING Miao- fu, CHEN Yue
（中国南方电网超高压输电公司南宁局，广西 南宁 530028）
摘要：介绍了 500 kV 百南Ⅱ线铝包钢良导体架空地线(LBGJ)断股的故障情况及处理过程，通过对故障原因进行分析，找出 了造成 LBGJ 断股的原因，并提出了防止雷击造成 LBGJ 断股的技术措施。
右 18.599 17.945 8.400 11.309 11.978 10.734 10.489
标准 f/m
18.489 17.742 8.412 10.724 11.943 10.120 10.455
差值 /m
左 0.022 0.325 - 0.01 0.584 0.254 0.801 0.392
计算拉 断力 /kN
121.66
弹性模量 （/ N·mm2）
139500
线膨胀系数 (10~6）/℃
12.6
20℃直流电阻 /(Ω·km- 1)
0.8539
导电率 /%
20
行了补强，并将断股处的单股铝包钢进行采样，送往 有关检测部门进行成分、组织与力学性能测试。
4 原因分析
4.1 弧垂检测分析 针对在相邻档出现多处地线断股的情况，为了
2010 年 2 月 Vol 33 No.1
广西电力
35
GUANGXI ELECTRIC POWER
4.4.2 雷击能量计算
光纤复合架空地线(OPGW)的耐雷击性能试验， 在《光纤复合架空地线》（DL/T832—2003）中有规定， 属于产品型式试验，它是用以评定 OPGW 在雷电冲 击时的性能和光纤的光学特性。OPGW 试样应能承 受的模拟雷击－连续电流见表 4。
右 0.110 0.203 - 0.010 0.584 0.035 0.614 0.034
误差 /%
左 0.100 1.800 - 0.019 5.400 2.100 7.900 3.700
右 0.600 1.100 - 0.019 5.400 0.300 6.000 0.300
4.2 地线成分、组织与力学性能测试
2 所辖线路地线运行情况
该局所辖 14 条500 kV 输电线路总长为 272 5 km
表 1 地线断股情况统计表
发现时间 断股处 所在档
断股情况
所在耐张段 耐张段长度 /m
2009- 04- 09 449- 450 断 2 股，两头散出约 2m 438- 452 606 3
2009- 02- 03 450- 451 断 1 股，两头散出约 1.2m 438- 452 606 3
余未断股线的残余抗拉力，如果计算残余抗拉力小
于原始 RTS 的 75 %，应判为不合格；③任何永久或
短暂光衰减的增加量应不大于 1.0 dB，若出现任何
永久或暂时光衰减大于特定值，则判为不合格。
1）计算落雷密度。
Ng=0.04
T 1.25 d
；Ng=0.054
T 1.1 h
式中：Ng— ——落雷密度，次数 （/ km2·a-1)；
5 对策
经从弧垂检测、材料结构、施工因素及防雷性能 共 4 个方面分析，可排除是由于弧垂超标或材料的 原因造成地线断股，而工艺缺陷、施工损伤的可能性 也非常小，根据断股单丝断口形状与雷击断股的特 征极为吻合的情况，且 LBGJ- 100- 20AC 铝包钢地 线外层采用直径为 2.6 mm 的铝包钢线，其承受雷击 能力不强的特性，判断地线断股是由于雷击造成的。 因此采取了以下对策：
2009- 03- 17 452- 453 断 2 股，两头散出约 0.8m 452- 455 138 1
2009- 03- 03 456- 457 断 1 股，两头散出约 1.2m 455- 457 106 8
2008- 09- 19 458- 459 断 1 股，两头散出约 1m 457- 469 520 4
对断股处的单股铝包钢绞线进行了采样，并送 往有关检测部门进行成分、组织与力学性能测试。测 试结果表明，送检材料属 70 号优质碳素结构钢（外 层为铝），具有相同的显微组织特征，拉伸和扭转力 学特性均符合 GB/T1179—1999 标准要求。排除了 是由于材料质量造成断股的原因。
4.3 施工质量分析
4.4.1 雷击断股断面特征
根据广东省广电集团有限公司电力通信中心与 中国电力科学研究院的联合研究成果 《光纤复合架 空地线耐受雷击性能研究》 中关于雷击断股电子探 针分析，大多数断口的微观形态并不光滑,而是存在 许多裂纹,显示脆性断裂特征,股线断口成 45°角。 上述 6 处地线断股的断口与分析结果相吻合。
判断是否是由于弧垂过小导致应力过大而发生的地 线断股，在 2009 年 3 月对 450—477 号共 5 个耐张