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引言

我國人口基數大,工業、生活用電量大,為了能更好地解決電能不足的問題,我國不同地區都開始了10kV同桿(塔）架設線路的建設。這種同桿(塔）架設線路在設計上能夠更有效地利用土地資源和電力設施,還可以縮短施工工期,但也因此帶來了輸電回路線路距離不足等設計問題,增加了運維難度,且容易導致故障范圍擴大。

本文就10kV同塔四回線路因架設不規范,其中一條線路故障引起同塔架設的其他三回線路一起跳閘的典型案例進行了詳細分析。

1事發經過

2019年8月15日凌晨,xx市天氣良好。02:19,10kV圩鎮一線、10kV圩鎮二線、10kV圩鎮三線、10kV圩鎮四線線路跳閘,重合不成功。

02:19,圩鎮所查線發現故障點為10kV圩鎮一線#4塔10kV東區市場支線T接點B、C相跳線斷線(影響同塔四回線路)。10kV圩鎮二線、10kV圩鎮三線、10kV圩鎮四線線路設備查無異常。

02:22,試送站內開關正常,10kV圩鎮二線、10kV圩鎮三線、10kV圩鎮四線全線復電。

03:41,圩鎮所斷開10kV圩鎮一線#20塔20T1開關隔離故障點,合上10kV圩鎮一線光坡支線#11桿11T1開關,將10kV圩鎮一線#20塔20T1開關后段線路轉為10kV雙嶺線供電。

04:00,開展緊急搶修工作。

05:20,緊急搶修工作全部結束,試送站內開關正常,全線復電,并恢復正常運行方式。

2原因分析

經調查,故障分為配變臺架短路、跳線燒斷搭接、同塔架設線路短路三個階段。

第一階段:臺架跌落式熔斷器弧光放電,引起短路。

當日天氣炎熱,用電負荷大,10kV圩鎮一線東區市場支線#2桿東區市場臺區公變位于207國道旁,臺架跌落式熔斷器投運于2005年。東區市場臺區公變臺架跌落式熔斷器因操作合閘不到位,導致卡口長期放電,并且臨近國道,長年有重型貨車經過振動,其卡口彈簧老化松動,造成跌落式熔管動觸頭嚴重燒損(圖1)而跌落,跌落過程中搶弧,并對橫擔放電,造成短路。錄波圖(圖2)顯示,為B、C相相間短路后,A相再短路。

第二階段:跳線燒斷、鐵塔帶電。

圖110kV圩鎮一線東區市場支線#2桿2T02RD跌落式熔斷器

圖2錄波圖

臺架短路導致引流導線燒斷,引線燒斷后搭接在鐵塔上(圖3),造成B相接地,鐵塔無地網,鐵塔帶電。

圖3故障前和故障修復的照片

第三階段:同塔架設線路相間短路。

通過機巡照片(圖4)分析,導線舞動為同塔跳閘的原因。導線舞動原理:沿圓周方向覆冰不均勻的架空導線在側向風力作用下產生的低頻、大幅度自激振動現象。導線舞動時,會在一檔導線內形成一個、兩個或三個波腹的駐波或行波,導線主要呈垂直運動,有時也呈橢圓運動,橢圓長軸在垂直方向或偏離垂直方向,有時還伴有導線扭轉。

圖4機巡照片

該線路為四回路架設,相間距離為0.8m,檔距為47m,按照《66kV及以下架空電力線路設計規范》(GB50061一2010）:

7.0.4采用絕緣導線的多回路桿塔,橫擔間最小垂直距離,可結合地區運行經驗確定。10kV及以下多回路桿塔和不同電壓等級同桿架設的桿塔,橫擔間最小垂直距離應符合表7.0.4的規定。

表7.0.4橫擔間最小垂直距離單位:m

7.0.6采用絕緣導線的桿塔,不同回路的導線間最小水平距離可結合地區運行經驗確定:3～66kV多回路桿塔,不同回路的導線間最小距離應符合表7.0.6的規定。

表7.0.6不同回路的導線間最小距離單位:m

對照規范檢驗設計標準:

(1）該四回路直線桿導線最小垂直距離為0.7m,不滿足不同回路0.8m的要求:

(2）水平距離1m,剛好滿足1m的要求。

結論:該桿塔的設計存在缺陷,不滿足設計規范。

通過不同方向的電流互相吸引,且靠近變電站,短路電流極高,通過錄波圖分析:

圩鎮一線:125.977×800/5≈20156A:

圩鎮四線:233.081×300/5=13985A:

圩鎮三線:233.95×400/5=18716A:

圩鎮二線:250.546×300/5≈15033A。

圩鎮一線、圩鎮四線在#4塔短路,大電流產生吸力,導致同塔架設的線路舞動,引起發短路同跳。

3防范及整改措施

(1）針對現存同桿(塔）架設線路進行距離測量,將該類不滿足設計規范的多回路線路列入項目庫,改為雙回路或改為絕緣線,并配套對應的防雷措施。

(2）針對設計不規范線路,修編好相應的作業風險評估和設備風險評估,根據差異化運維策略定期巡視和運維。

(3）根據我國城鎮、農村地區的經濟情況和用電量來做出分析研究,在對10kV同桿(塔）架設線路進行建設時要嚴格按照設計規程來操作,把關好水平距離和垂直距離設計,把高壓線路檔距控制在70m之內。

(4）對于氣溫影響較大的地區要進行具體分析,每個地區都存在不同的氣溫變化,在對10kV同桿(塔）架設線路進行設計時,電力技術部門要不斷加強對10kV配電線路弛度的計算,準確掌握線路下垂的距離,確保線路不會發生接觸,嚴防電網打火事故的發生。

(5）如有必要,設計時應根據預測負荷電流,結合繼保計算和導線舞動原理,適當增加導線間的距離。