试析异物短路110kV输电线路故障原因及措施

试析异物短路110kV输电线路故障原因及措施

宋朝晖

（国网北京市电力公司检修公司100068）

摘要：2018年4月，检修公司所辖输电线路110kV南六一、南六二线因异物防尘网搭挂导地线导致短路，造成线路故障，本文对线路故障原因进行了试析，分析了日常运维工作中暴露出的问题，并提出解决措施。

关键词：异物故障；原因分析；措施

输电架空线路大多分布在郊区和田野，架空线周围环境条件复杂。北京市大量输电线路位于城乡结合地段，周边房屋拆迁、物流公司、垃圾回收站等较多，这些活动场所产生大量塑料布（条）、风筝线、防尘网、锡箔纸、磁带条等异物，在大风天气下，极易刮到线路上，造成线路故障。

一、线路基本情况：

110kV南六一、南六二线自2008年04月27日投运，由南苑变电站至六圈变电站，南六一、南六二同塔并架架空线路杆塔24基，线路长5.282公里，导线型号为LGJ-400/35；地线型号为GJ-500。

4月11日天气晴，根据气象局地面气象监测数据，故障线路附近在13:40前后有瞬时阵风，最大风速13m/s，风向西南。

故障录波显示，2018年4月11日13时40分14.201秒，南六一线（220kV南苑站121开关至110kV六圈站113开关T接科技园站111开关）发生B相（1线）接地，在故障发生前南六一B相电流有效值为0.066kA，故障发生后B相相电流波形和零序电流波形发生突变，B相相电流有效值升至13kA，零序电流有效值升至13kA，持续502ms后南苑站南六一保护动作跳开121开关，13时40分15.787秒重合闸动作合上121开关。

13时40分15.533秒（南六一线B相接地故障后1332ms）南六二线A相接地，A相接地持续474ms后，转为AB相间故障持续28ms，在故障发生前南六二A相电流有效值为0.162kA，故障发生后A相相电流波形和零序电流波形发生突变，A相相电流有效值升至12.5kA。后A、B相电流波形发生突变，A、B相电流有效值升至14kA，持续502ms后南苑站南六二保护动作跳开122开关，13时40分18.113秒重合闸动作合上122开关。

二、线路抢修情况

经检查发现，南六一线14#塔B相（上相）大号侧约80米（有放电痕迹及异物烧蚀残留物；南六二线14#塔A相（上相）大号侧60米及100米处位置，导线有两处断股，14#塔B相（中相）在断股外侧约5米处有两处麻点，搭挂地线长度约为1米。故障后对南六一线14-15#地线及邻近的杆塔进行登检未见异常。

2.1故障线路抢修情况

针对线路现场故障情况，检修公司组织制定抢修方案并实施：申请110kV南六一二线停电，在南六一二线13#塔小号侧和16#塔大号侧分别挂地线，拆除13#塔至大号侧留存的架空地线，从13#塔（耐张）放新的架空地线至16#塔小号侧，将新的架空地线与16#塔（直线）至小号侧留存的原架空地线进行压接。放线过程中安排4辆高车在马路、10kV线路及380V线路等关键位置处做好跨越放线工作，放线完毕后在13#塔处进行紧线。地线放紧线完毕后，安排两组4人同时登上两辆高车，对南六二回1线的两处导线断股，用全张力预绞丝进行修补。至4月12日0时完成抢修工作

2.2地线短路热稳容量校核

南六二线地线型号为GJ-50，依据《110～500kV送电线路设计技术规程》（DL/T5092-1999）基于短路电流公式计算南六二线地线最大允许短路电流为4.5kA，设计短路热稳容量Q=13.5kA2•s。故障中，南六二线GJ-50地线电流为I=6.5kA（13kA分流至地线两侧），持续时间0.502s，短路热稳容量Q=21.62kA2•s，达到设计值的1.6倍。

（1）经过计算与分析，第一次故障实际流过二路地线的短路电流热稳容量为GJ-50设计值的1.6倍，地线温度升高至816℃，超过允许值400℃。

（2）考虑第二次短路电流故障，二路地线理论温度超过地线熔点（1500℃）

三、故障原因分析及结论

3.1故障原因分析：

综合故障录波情况、热容量校核、现场检查情况，故障原因分析如下：

（1）由于阵风导致异物搭挂（距14#塔大号侧约80米），造成南六一线14#-15#B相（上相）对南六二线地线放电，故障电流13kA，持续时间502ms，考虑地线向两侧分流，则地线流过故障电流约为6.5kA，502ms后二线地线温度约为800℃（镀锌钢绞线允许温度为400℃），在异物搭挂点处温度最高，地线在该温度下机械性能急剧下降，在张力作用下二线地线断线。

（2）断线后导地线分别向下坠落，同时在张力作用下分别向大小号侧收，坠地过程两段导地线分别搭挂至南六二线，先后引发A相（上相）单相接地、AB相（上、中相）相间故障，造成断点两侧A相（上相）两处断股。在此过程中坠落搭挂的地线再次经受短路电流（约500ms），地线温度超过1500℃，造成两侧约60m架空地线熔化。

（3）坠落过程中高温的钢质碎屑四溅造成短路点下方留下抽打的痕迹并引发可燃物起火。同时在张力作用下，架空地线在坠地后继续向两侧抽过去，沿着地线抽走的路径上，遇水泥地则形成抽打的痕迹且留下大量细碎的断股，遇草丛、防尘网或垃圾则被极高温的钢质碎屑引燃。

3.2结论：

（1）南六一线14#-15#B相（上相）单相接地故障原因为：异物搭接短路。

（2）南六二线14#-15#地线断线原因为：流经地线的故障短路电流、持续时间超过GJ-50地线允许热稳容量，导致地线断线。

（3）南六二线14-15#A相转A、B相故障原因为：地线断后搭接到导线上，造成短路

四、存在问题及后续措施

4.1存在的问题：

此次线路故障临近人员密集居住区域，在输电通道运维及故障处置中暴露出以下问题：

（1）通道内异物管控有待加强。线路通道内有防尘网等易漂浮物，丰台公司对通道内易漂浮物虽然采取了一定的占压措施，但是在局地大风天气下仍然发生了异物搭挂故障，造成后续地线段落等重大安全风险，异物管控工作有待进一步加强。

（2）现场处置安全意识有待提升。此次故障造成了地线断落，地线距离带电导线最近处距离不足1米，随时可能因风吹地线晃动造成后续故障，故障发生后现场聚集大量围观群众和救火人员，现场故障巡视人员没有第一时间组织人员进行疏散、告知救火人员安全风险。风险意识有待进一步提升。

（3）故障处置工作有待完善。现场发生故障后检修公司、丰台公司虽然对地线坠落点落实了看护措施，但针对于地线坠落后距离导线不满足安全距离的问题没有第一时间向上级部门进行汇报，在应急情况下仍然按照停电检修工作流程申请，未充分考虑故障后设备运行的风险

4.2后续措施：

此次故障虽然为局地大风造成的异物短路，但异物故障直接导致了两路架空地线断线，衍生了后续地线熔断，输电线路通道内发生火情。所幸通道内区域已拆迁，土地暂时空置，此次故障未造成人员伤亡等恶劣影响。下一步各通道运维单位应进一步加强输电通道运维管控工作，具体措施要求如下：

4.2.1加强异物隐患管控。各单位要提升对通道内异物隐患的管控意识，特别是对通道内防尘网、废品回收、垃圾场等隐患要加强治理，提高对异物隐患危害的认识，全面加强异物管控治理工作，防止异物搭挂故障发生。

4.2.2加大对建筑物、堆物类隐患治理。此次故障说明，在恶劣天气、特殊故障条件下通道内建筑物、堆土堆物等隐患对线路有严重影响，通道运维单位要对通道内的隐患进行再排查，再梳理，完善隐患台账，结合此次事故案例向各区县政府进行汇报，说明输电线路通道内隐患的利害关系，争取政府支持，开展通道隐患专项治理。

4.2.3提升现场应急处置效率。各运维单位要加强对故障处置的管理。一是故障巡视期间应将线路视为带电线路，注意自身安全，发现地线、导线出现断线要第一时间按照安规要求对现场坠落点进行隔离，并安排看护；二是故障巡视时发现故障点处存在危及线路安全的危重缺陷后，应第一时间进行汇报，对于随时可能造成后续电网故障的缺陷，及时申请紧急停电，提高处置效率；三是对故障造成的火情等情况，现场要第一时间告知周边人员安全风险，防止在救灾过程中衍生其他安全事故。

4.2.4对南六线全线地线进行短路热稳容量校核。组织调控中心、经研院、检修公司对南六一二线全线短路热稳容量进行校核。