胡怡 袁慧勇

摘  要：针对架空地线直接接地挂点金具发热并磨损问题，笔者深入分析架空地线直接接地金具产生过热以及出现磨损的原因，得出由于线路正常运行时架空地线存在感应电流和感应电压，挂点金具长时间存在不平衡力的作用和受外部环境的影响导致腐蚀，使接触电阻值增大，在出现感应过电压时产生电弧放电从而导致挂点金具局部发热，采取安装引流线和更换腐蚀、磨损严重的挂点金具的措施来消除异常发热现象，对轻微锈蚀的金具采用加强防锈喷漆方式处理来提高地线挂点金具的强度。

关键词：500kV输电线路;架空地线;直接接地;挂点金具;发热

在电力系统中，架空地线是架设在输电线路上方，为避免输电线路遭受直接雷击而铺设的线路，架空地线也就是我们通常所说的避雷线。架空地线就是处于雷云与输电导线之间的一道屏障。输电线路架空地线运用实践表明，架空地线能有效防止雷电直击输电导线; 当雷击输电线路杆塔时，架空地线能起到分流作用，减小杆塔塔顶电位，防止雷电反击; 当雷击输电线路附近大地时，架空地线能起到屏蔽作用，降低在输电导线上引起的感应雷过电压。架空地线是高压输电线路结构的重要组成部分，因此输电线路安装架空地线，可以减少雷害事故，提高线路运行的安全性。

1 挂点金具发热原因分析

天平 I 线小转角塔的地线通过 U 形环、直角挂环、平行挂板、悬垂线夹等金具连接直接接地，如图 1 所示。当发现挂点金具出现发热紧急缺陷后，运维单位立即对小转角直接接地的杆塔进行排查，发现挂点金具出现了严重锈蚀、且个别金具出现严重磨损的现象。经现场初步判定，挂点金具发热原因为金具磨损、锈蚀氧化产生不导电产物导致接触电阻值增大，电流通过时产生一定的焦耳热。

根据红外测温分析，金具发热不是太阳光直射所致，而是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产生的影响所致。由于地线与杆塔连接的金具张力很小，在外部环境的影响下地线发生热胀冷缩，造成地线松弛或张力过大，且地线长时间运行受日晒、雨淋影响以及在风力作用下发生不规则摆动。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、生锈而使接触电阻增大，地线感应电流的大小也不断变化，当感应电流较大时，金具的温度升高加快。由于感应电流的作用，当金具连接处的电阻较大，该电流通过较大的电阻时产生焦耳热，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。

1.1地线感应电压的存在

1） 高压输电线路正常送电时，架空地线中会受到三相电流的电磁感应而出现感应电压和感应电流。2） 高压输电线路交叉跨越或穿越其他带电线路时，以及与其他线路平行同走廊走线时，也会对地线产生感应电压。3） 双回不同塔线路中部分杆塔共用接地网时会使得该处杆段架空地线感应电动势加大。

1.2分段绝缘形成多个电路回路

在大电磁环境中分段绝缘区段内构成一个完整的小电流回路，也就是地线通过直接接地挂点金具与铁塔和大地相连形成回路。在回路中直接接地挂点金具相当于电阻元件，用符号 R表示，即 R1和 R2; 通过绝缘子连接的绝缘部分相当于电容元件，用符号 C1、C2、C3…Cn表示。二者并联在电路中，在分段内地线绝缘架设的杆塔越多，等效并联的电容越多，在电磁环境的作用下导线对架空地线的感应电压会变大。

1.3感应电压大

500 kV 天平 I 线起于天生桥一级电站，止于500 kV 平果变电站，线路总长 400 多 km，全线铁塔较矮，与 500 kV 天平Ⅱ线平行同走廊，两条线路最近点不足 20 m，两条线路存在共地网的情况，在线路高负荷运行时导线对各自架空地线会相互感应出较大的感应电动势。随着电网建设不断发展，现如今天平 I 线整条线路中与其他带电线路存在多处交叉跨越，经查阅资料获悉，该线路被特高压±800 kV 楚穗直流、±500 kV 金中直流线跨越，并跨越多条110kV、220kV输电线路。正常情况下，500 kV 线路静电感应电压在 50～60 kV 之间，但在与其他带电线路交叉跨越、与其他线路共用地网时，地线上感应电压会大大增加;在高负荷运行时，感应电压即达到金具电晕放电时所需的电压。

1.4挂点金具电阻值增大和金具磨损

由于直接接地的小转角杆塔架空地线张力会比较大，500 kV 天平Ⅰ线采用 AACSR-97 型铝合金钢绞线，计算重量为 707.3 kg /km。小转角塔挂点除了受到地线本身的重力外，还受到向前的牵引力、张力以及向左或向右的剪应力。当挂点金具在三种力的共同作用及大小不等且方向不同的风力反复作用下，慢慢地金具接触点会发生轻微磨损，磨损的地方很快会被氧化而产生不导电的化学产物，然而在挂点处的作用力永远不会变得均匀或消失停止，长时间的磨损氧化，使挂点金具截面积逐渐变小，而氧化物越来越多，进而导致电阻值增大。

2应对措施

1） 安装地线引流线，进行引流导流。采用与地线同型号的良好导体制成引流线安装于架空地线支架左右两侧，并且通过并沟线夹使得引流线与地线稳固连接，接地端直接通过螺栓与塔材紧固连接。对于出现紧急发热缺陷的金具必须紧急处理，采取在带电运行方式下进行安装接地引流线。2） 对锈蚀严重、磨损严重的挂点金具进行带电更换，要使用高强度、导电良好的金具材料; 对于锈蚀轻微、磨损轻微的金具，可等到线路停电检修时进行更换并做好记录。3） 对防锈层脱离的金具要进行防锈喷漆处理，防止金具因日晒、雨淋、粉尘及化学活性气体的侵蚀而发生氧化。4） 利用每年大修技改期间制定计划，采取奇数段接地、偶数段换位的接地方式，利用500kV双架空地线感应电压近乎反相的特点，通过架空地线的偶数段换位，使同一段地线换位前和换位后的电压得到中和，有效降低了感应电压，减小了接地环流的产生。

3运行建议

1） 对服役多年的老线路，要高度重视直接接地的架空地线挂点金具的运行情况，特别是小转角杆塔，因其地线挂点金具受多种作用力。要利用红外测温仪定期进行测温，利用高清无人机摄像头对金具进行高清晰拍照检查并进行分析，充分发挥无人机的机动灵活、快速高效的特性。2） 在检修期制定计划，对挂点金具进行打开检查，将使用高精度游标卡尺对磨损处进行测量并详细做好记录，为运行分析作对比。3） 对处于重要交跨的地线挂点应进行加固处理，将单联单线夹挂点改为单联双线夹或双挂点双线夹连接方式。4） 金具安装前应加强对镀锌质量的检测和控制，在确保尺寸精度的前提下，应尽量增加镀锌厚度。目前，金具表面镀锌层平均厚度为 85 μm。实验表明金具表面镀锌层增到 192 μm 时，能使金具使用寿命延长。5） 在受腐蚀严重的区段，应加强防护措施，可在镀锌表面涂覆一道柔性耐磨涂层，显著提高金具的防腐寿命和抗微动腐蚀特性。由于金具在运行中较难维护，因此需在安装之前涂覆。

总之，在线路正常运行情况下架空地线感应电的存在是不可避免的，同时架空地线常年暴露在空气中与硫化物等化合物发生复杂的电化学反应，导致金具表面慢慢地被腐蚀。为了有效防止地线挂点金具因腐蚀、磨损而导致异常发热，在现行条件下应对老旧线路本体设备进行细化管控，对重要挂点金具进行分类处理，对小转角直线塔挂点金具应加强防腐处理，应用高强度材料替代普通材料，在直接接地挂点两侧安装引流线，并专人跟踪、制定科学的防范措施。同时，一线设备的运维人员必须实时掌握设备运行情况，避免金具持续性发热而加剧设备的磨损程度，从而导致架空地线坠落事故的发生。

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