摘要：在百里风区、淖毛湖等大风区域，因大风造成的导线事故频发，为兰新铁路安全运行和周边新能源并网带来较大威胁。对风区变电站内导线的故障原因进行分析，提出解决方案，有力提高气象恶劣地区供电的可靠性，防范了大面积停电带来的重大经济和社会效益损失。本文主要针对风区变电站内两起导线的故障进行详细分析，说明导线在连接方式和制作中应考虑大风的影响。结合实际情况，找出解决故障的有效方式，并在实际生产中应用，取得良好效果。
关键词：风区变电站；导线；故障分析；处理措施
前言
新疆哈密地区作为“疆电外送”的桥头堡，辖区内新能源资源丰富，分布多个光伏、风电汇集区，同时兰新高铁横穿整个区域。为保证新能源的及时送出和电铁牵引站的可靠运行，部分变电站位于戈壁大风区域内。尤其是位于像“百里风区”、淖毛湖风区等区域的变电站，周围运行环境极端恶劣，导致设备事故频发，为兰新铁路安全运行和周边新能源送出带来巨大威胁。大风天气通常对于变电站内导线影响最大。以位于百里风区的220千伏十三间房变电站为例，设备受极端天气、安装质量以及产品质量等影响，出现了诸多设备缺陷和故障。而在这些故障中，导线引起的故障占据80%以上，该站已安排对引流线及母线开展了4次集中消缺和1次大修工作。对导线故障原因进行分析，提出解决方案，并推广用于风区变电站的运维工作。提高大风恶劣地区供电的可靠性，防范了大面积停电带来的重大经济和社会效益损失。
1.风区变电站内导线故障案例
1.1 避雷器顶部固定螺丝脱出造成线夹脱落
2014年09月19日，220千伏房了牵一线C相避雷器上侧与隔离开关之间引线线夹脱落（如图1），造成断路器跳闸，所带的电铁线路被迫停运。
图1 导线线夹脱落 图2 避雷器顶部线夹叠加连接方式
现场检查：避雷器顶部接线端子部位距离地面6米，顶部固定螺栓垂直位于避雷器法兰中部。C相避雷器的上部线夹固定螺丝已脱出，与隔离开关连接的引流线垂落至设备构架上，出线侧的引流线在空中悬垂。后对A、B两相的连接方式进行检查，顶部线夹的连接方式为两侧通流引线线夹通过两个Φ12×50mm的螺丝叠压固定于避雷器顶部的接线板（如图2）。两侧液压线夹厚度均为20mm，避雷器顶部的螺丝孔深度为15mm，固定螺丝的深入距离仅为10mm左右。现场抢修人员对脱落的线夹进行恢复，将固定螺丝进行更换。
1.2 液压线夹端部出现断股造成设备停运
图3 线夹端部出现断股现象
2014年07月25日，运维人员在大风后对设备进行巡视时，发现220千伏房台牵二线A相II母侧导线出现严重断股（如图3），影响设备的正常运行，造成220千伏II段母线及电铁线路紧急停运。
现场检查：断股导线出现在液压线夹的端部，断股已占导线截面积的1/2左右，剩余引线及钢芯也已出现严重的磨损现象。该引线为双分裂导线，线夹一端出现断股，另一侧完好。断股一端金具压接已至金具顶端，未留有裕度。现场抢修人员对整根导线进行了更换，对线夹进行重新制作。
2.导线故障原因分析
2.1导线连接方式不合理
分析这两起事故，原因均为在设计或安装阶段未充分考虑风区的特殊环境，导线连接方式过于简单，造成运维过程中出现的故障。
避雷器顶部无专用接线板，仅通过避雷器顶端叠压连接方式固定两侧通流引线线夹。线夹长期承受导线双向拉力，引线受大风影响摆动加剧，拉力加大，加剧了固定螺丝脱出。同时线夹存在搭接面、压接力不足，导致通流能力严重受限，随着负荷增大，连接面会出现发热缺陷。顶部固定螺栓垂直位于避雷器法兰中部，运维人员无法对设备接头处紧固件进行有效巡视，不能及时发现问题。
导线断裂处出现在金具与导线的压接处。引线采用液压金具连接与设备的接线端子，另一侧为母线设备。在大风天气下，引线会随风舞动，在引线的固定处会出现应力集中的现象。在线夹的端部的导线受到水平各向拉力，导致导线与金具端部不断摩擦，长时间作用逐步出现断股现象。
2.2施工工艺参差不齐
在设备安装阶段，施工单位未进行有效的控制，造成施工艺存在差异。在避雷器引线的安装过程中，固定螺丝不满足要求，造成螺丝深入长度不足，且未配备足够的弹平垫片，导致在运行中出现螺丝松动脱落故障。对液压金具进行压接时，在金具底端未留有裕度，导线在压接时根部轻微受伤或受力较大，加剧了断股现象的发生。
3.导线故障处理措施
3.1 优化导线连接方式
将避雷器导线的连接方式进行整改。将原有避雷器顶部盖板更换为“⊥”型盖板，由原有2颗固定螺丝更改为4颗固定螺栓，加装T型线夹。使避雷器上部接线方式由叠加式变换为“T”型连接，使顶部线夹仅起支撑固定作用。即可防止引线受力脱落，又可增加回路通流能力。同时固定螺丝的高度增加，便于运维人员的巡视检查。
图4 避雷器“T”型连接方式 图5线夹端部加装并联线夹
对液压线夹端部处的连接方式进行加固。在原有接线方式的基础上，在接线端子处并联一只备用线夹。该线夹的上部留有1米左右的导线，采用并沟线夹与导线连接。该方式减少了在线夹端部出现的受力集中现象，减少风摆的幅度，增加了电流的流通回路（如图5）。在以后设计时应尽量避免采用较长导线，同时减小导线的悬垂长度，对较长的导线应采用中间加装支柱绝缘子进行固定，削弱风对导线的影响。
3.2加强施工工艺控制
加强对施工监督，严格管控导线安装各环节。在重新制作的液压线夹在端部会留有0.5-1cm的裕度，形成喇叭状，缓解端部受力的磨损情况。在其他变电站所采用的液压金具，要求液压部位留有足够裕度，并做标示以便于观察。使用专用的连接螺丝，并配用垫片。
4.实际效果
结合风区变电站内导线的故障及分析，于2015年05月对220千伏十三间房变电站的220千伏避雷器和母线导线进行整体改造，采用标准工艺，优化连接方式，该风区变电站设备运行质量明显上升。例如仅在改造前的2014年，共发生电铁间隔设备紧急停运事件2次，主变压器紧急停运事件1次，电铁设备跳闸事件1次，母线紧急停运1次，为兰新铁路安全运行和区域风电上网带来严重影响，使公司在遭受经济损失的同时承受了巨大的社会压力。
自实施导线的改造项目后，该站整体运行良好，从未再次发生紧急停运或跳闸事件和导线断股现象。由此可见该连接方式对风区变电站的导线连接有很大的实用意义。同时随着新能源产业进一步发展，建于风区等环境恶劣地区的风电场及配套工程急剧增多，暴露的问题也会逐步增多，采用优化的连接方式，有利于保证设备的正常运行，提高运行可靠性。
结束语：
总结风区变电站内母线及出线的引流线出现故障的规律和解决方案，采用更为优化的连接方式。大大减少风区变电站出现引线出现故障的概率，提高了设备健康水平。同时为以后风区变电站在验收、运维、检修、抢修提供借鉴意义，及时关注设备运行工况，防止故障的发生。
参考文献：
[1]杨香泽 《变电检修》 中国电力出版社 北京 2006
[2]阎士琦 《常用电气设备故障诊断技术手册[M]》 中国电力出版社 北京 2005
[3]GB-T-2314-2008电力金具通用技术条件 2008
论文作者:朱文彬,黄辉
论文发表刊物:《电力设备》2018年第2期
论文发表时间:2018/6/8
标签：导线论文; 避雷器论文; 引线论文; 方式论文; 变电站论文; 螺丝论文; 故障论文; 《电力设备》2018年第2期论文;