35~110kV线路导线断股原因分析及措施 

35~110kV线路导线断股原因分析及措施

叶程 叶鹏 马鹏渊

长庆油田分公司清洁电力开发项目部

摘要：在现代电力传输系统中，35~110kV线路的稳定性对电网的安全运行至关重要。导线断股是一种常见故障，由自然环境影响、材料老化、机械应力增加或维护不足等因素引起，严重影响电力供应的可靠性并可能导致重大经济损失。因此，本文针对导线断股的原因，并提出相应的防范措施，旨在降低故障发生率，提升电力系统的稳定性和可靠性，为电力系统的优化和安全运营提供理论和实践指导

关键词：电力传输，导线断股，35~110kV线路

1 引言

在电力工程领域，35~110kV中压输电线路是连接发电站与最终用户的关键环节，其稳定运行直接影响区域电网的供电可靠性和安全性。导线断股是影响输电线稳定性的重要因素，其发生频率和严重后果一直是电力系统研究的重点。断股现象主要由导线材料的老化、环境腐蚀、机械应力及不当维护等因素引起。理论上，导线的机械疲劳与环境相互作用模型及焦耳热效应解释了导线在高负荷运行下材料性能的下降和断股风险的增加。因此，系统地分析这些因素并采取有效的预防措施是确保电力系统稳定性和可靠性的关键。本研究通过科学的理论分析和实证研究，提出了一系列防治措施，旨在降低中压输电线路的断股事件，以提升电力系统的整体性能和可靠性。

2 35~110kV线路导线断股原因分析

2.1测量比对悬垂线夹内接触电阻因素

在35~110kV输电线路中，悬垂线夹内的接触电阻是一项关键的性能指标，对输电系统的效率和安全性具有直接影响。接触电阻的增加会导致接触点过热，这种过热不仅会降低输电效率，还可能导致导线的局部熔化甚至火灾，进而影响电力系统的稳定运行。通常，接触电阻的增高是由于线夹与导线之间接触不良、接触表面氧化或由于环境腐蚀导致的金属表面劣化所致。此外，接触电阻的问题可能被安装质量所影响，例如线夹安装时的扭矩不足或过度可能会导致初期接触不良或长期使用后的松动，增加了接触电阻。环境因素如温度变化和湿度也会对接触电阻产生不利影响，因为它们会加速金属表面的氧化过程和腐蚀速度。因此，接触电阻的变化不仅是物理和化学因素的结果，还受到安装和环境条件的共同作用。监测和评估这些因素对于确保输电线路的可靠性至关重要。

2.2造成线路导线断股的热量分析

在35~110kV输电线路中，导线断股经常与热量积聚有关，主要源自于导线本身在电流作用下产生的焦耳热效应。当电流通过导线时，由于导线材料的电阻性质，电能部分转换为热能，导致导线温度升高。如果这种热量积聚未能有效散发，长时间的高温状态会加速导线材料的老化，尤其是导线的绝缘层，进而增加断股的风险。此外，高温还会导致金属材料的热膨胀，如果周围环境温度骤变，如夜间温度急剧下降，金属的热收缩可能导致物理应力累积，这种反复的热膨胀和收缩循环对导线的结构完整性构成威胁。

导线断股的热量问题还与导线的载流量有直接关系。在电网负荷高峰时期，过大的载流量会造成导线温度急剧上升，特别是在没有足够散热措施的情况下，持续的高温环境不仅可能导致导线材料性能下降，还可能触发导线绝缘层的热降解或燃烧。此外，频繁的超负荷运行加速了导线金属疲劳的过程，导致微观结构损伤累积，进一步降低了导线的机械强度和可靠性。因此，热量积聚及其导致的结构和化学性质改变是导线断股的一个重要原因，需要通过合理的设计和运行管理来控制和缓解。

2.3导线断股的现象分析

导线断股现象在35~110kV输电线路中属于一种常见且严重的故障，其发生往往与多个因素相关。首先，物理疲劳是导线断股的一个主要原因。在长期的运营过程中，导线不断地承受着来自自然环境的风吹和载荷振动，特别是在极端天气条件下，如强风或冰雪的负载，导线承受的应力显著增加。这种持续的机械应力会逐渐导致金属疲劳，金属晶格结构开始出现微小裂纹，随着时间推移，这些裂纹逐渐扩大，最终可能导致导线断裂。其次，腐蚀也是导致导线断股的关键因素之一。导线在户外环境下长期暴露，易受到湿度、化学物质或盐雾的侵蚀，这些因素能够加速导线金属材料的腐蚀过程，特别是在沿海或工业污染较重的地区。腐蚀不仅影响导线的表面，还能渗透至金属内部，破坏其内在的晶格结构，减少金属的断裂强度。随着腐蚀的进一步发展，导线的整体承载能力降低，使得在正常运行条件下也可能出现断股事件。这种由物理疲劳和化学腐蚀共同作用的断股现象，对输电线路的安全稳定运行构成了严重威胁。

335~110kV线路导线断股措施分析

3.1 优化悬垂线夹的设计与安装

在35~110kV输电线路中，悬垂线夹的设计和安装对于确保整个输电系统的稳定性和可靠性起着关键作用。优化线夹设计意味着选择能够抵抗环境侵蚀和机械压力的材料，并改进线夹的结构以更好地适应其机械和热应力。例如，采用抗腐蚀性更强的合金材料和增加设计中的减震元素可以显著降低因环境变化引起的损伤。此外，设计中应考虑到电气性能，如通过优化线夹与导线接触的几何形状来降低接触电阻，这有助于减少热损失并提升整体电力传输效率。此外，悬垂线夹的安装过程也必须严格控制以确保长期的可靠性和效率。安装工作的质量直接影响到接触电阻的大小和耐久性，因此需要高度精确和专业的操作。使用适当的工具和技术进行安装，如确保正确的扭矩和使用专业测量工具检查接触面的整合度，是至关重要的。正确的安装不仅提高了线路的运行效率，也极大地降低了未来运维的复杂性和成本，特别是在减少因安装不当引起的电气故障和物理损害方面。

3.2 控制和管理线路载流量以防止过热

控制和管理输电线路的载流量是防止导线过热和避免潜在断股的重要策略。在35~110kV线路中，过大的电流通过导线时，会因电阻而产生焦耳热，如果电流超出导线的设计承载能力，长时间的高温运行将加速导线材料的老化过程，降低其机械强度，从而增加断股的风险。因此，通过实时监控电网的负载情况和调整供电策略来控制载流量，是保障线路安全的关键。例如，引入智能电网技术可以实现动态电流调整，通过分析实时数据和预测电网负荷，自动调整线路负载，有效避免某一线路长时间承受过高负荷。此外，采用更高标准的导线材料和改进导线设计也是控制线路载流量并防止过热的有效方法。使用具有更高热容量和导电性的材料可以提高导线的热稳定性和电流承载能力，从而允许线路在安全的温度范围内承载更高的电流。

3.3 强化导线材料和结构

强化导线材料和结构是提高35~110kV输电线路耐久性和可靠性的重要手段。通过使用新型高性能材料，如高强度铝合金或铜合金，可以显著增强导线的机械强度和耐腐蚀性。这些材料不仅能够承受更大的机械负载，如风载和冰载，还能抵抗环境因素的侵蚀，如酸雨和盐雾，从而减少物理和化学疲劳的累积。此外，高导电性材料可以降低导线自身的电阻，减少由电流产生的热量，进一步降低过热的风险，增加输电效率。同时，对导线结构的优化也是提升线路性能的关键措施。例如，采用更精细的导线编织技术和多层结构设计，可以增加导线的表面积和灵活性，提高其散热能力和抗振性。多层结构增强导线的整体强度，与在外层发生损伤时保护内层继续运作，这种冗余性设计增加了系统的容错性，减少了单点故障的影响。

4 结论

本文通过对35~110kV输电线路导线断股的原因进行探讨，并基于此提出了相应的防范措施，旨在提高输电线路的稳定性和安全性。通过优化悬垂线夹的设计与安装、控制和管理线路载流量以防止过热，以及强化导线材料和结构，可以有效降低导线断股的风险。增强线路的物理和电气性能，而且提高对环境变化的适应性，从而确保输电系统的可靠运行和维护效率。综合这些策略的实施，对于提升电力系统的整体性能和减少故障发生具有重要意义，有助于实现电力供应的连续性和电网的长期稳定。

参考文献

[1]蒋兴良,黄武鸿,廖乙,等.架空线路断股缺陷的轴向温升特性及识别方法[J].华南理工大学学报(自然科学版),2023,51(12):73-82.

[2]魏超政.输电导线钢芯断股漏磁检测及缺陷识别方法研究[D].华北电力大学(北京),2023.

[3]赵嘉诚.基于大电流下温升红外检测的导线断股识别方法[D].重庆大学,2022.

[4]毛先胤,彭赤,黄良,等.输电线路架空导线雷击断线断股试验研究[J].通信电源技术,2018,35(11):57-59+113.