摘要：随着我国电力输送容量的增大和输电网电压等级的提高，尤其是特高压交流输电的出现，线路工况下由相线电流和地线之间磁耦合而导致的地线损耗，逐渐成为电力线路经济运行的一个重要参数。从节能减排和建设环境友好型电网的角度出发，为减小工况下交流输电线路由相线和地线的磁耦合而导致的地线损耗，人们提出了通过改善地线接线方式来降低地线系统电能损耗的各种措施，主要包括：地线和铁塔之间串入复合阻抗，地线分段绝缘，地线换位，地线开环等，这些技术为降低地线损耗提供了重要参考，也使得地线系统的接线方式更加复杂。
关键词：地线损耗；地线绝缘；绝缘间隙；
1 前言
由于交流超、特高压输电线路杆塔较高，地线绝缘子在恶劣的自然环境下运行，尤其是在大风、长期微风振动的情况下，上间隙螺栓和下间隙螺栓会产生松动，从而引起并联间隙距离变小，当地线上的感应电压大于绝缘子并联间隙的起晕电压时会引起并联间隙长期持续放电或直接接触通流。从而造成镀锌层损坏，铁件锈蚀、烧伤甚至断裂，引发线路安全事故。从运行的安全性和经济性考虑，架空地线状态的监测十分重要，通过其电流的变化能较好的反映输电线路的运行状态。地线绝缘子因过电压、间隙变化等因素引发间隙击穿放电时，地线电流的变化能很好的反映当前输电线路运行的状态。
2 地线绝缘装置的设计
地线绝缘装置主要包括绝缘子和并联间隙2部分，两者电气强度应相互配合。我国生产的地线专用绝缘子附设有可调距离的并联间隙，一般先选择绝缘子的型号和片数，然后选定间隙距离整定值。
2.1地线绝缘子的选择
由于瓷绝缘子老化后钢帽与钢脚之间将形成气通道，通过电流发热以致烧熔胶装水泥或绝缘体，导致地线落地。因此，设计规程规定地线绝缘时不宜使用单联盘型悬式绝缘子串。
2.2地线绝缘子片数的确定
绝缘子片数主要根据绝缘地线在运行中可能出现的最高对地电压来确定。一是正常情况下导线对地线电容耦合产生的静电感应电压。二是导线不对称短路时短路电流对地线电磁感应产生的纵电动势所形成的对地电压。如500kV线路导地线均不换位，地线绝缘时的感应对地电压可高达50kV左右。为了限制绝缘地线的感应电压和感应电流，采用导线换位和地线换位及地线一点直接接地等方法，可以将地线感应电压控制在1kV以下。
2.3并联间隙型式的选择
由电科院的试验研究结果可知，地线绝缘子的并联间隙最好采用水平布置的尖对板间隙，并加大下电极与瓷裙下沿间的距离，使工频干放电压降低，而湿放与干放电压之比达0.65左右；而且间隙结构型式必须做到在流过电弧电流时，能利用自身产生的电动力将弧根迅速移动，并将电弧不断拉长，从而使电弧电压不断增高，电弧电流不断减少，在过零时熄灭。
地线悬垂串的并联间隙应安装在线路外侧，地线耐张串的并联间隙应安装在线路上方，均采用水平布置的尖对板间隙，其结构简单，安装方便，间隙和放电特性稳定，电极间电场分布较集中，湿放与干放电压之比较大，熄弧能力强，动热稳定性好。
2.4并联间隙距离的整定
并联间隙距离的整定必须满足以下要求：
（1）在正常运行状态下，不应被地线上静电感应和电磁感应最大对地电压击穿，保证地线对地有可靠的绝缘。
（2）在雷击前的先导阶段能够预先建弧，保证具有与接地地线相同的防雷作用；在雷击过后能够及时切断间隙中的工频电弧，恢复正常运行状态；并在线路重合闸成功时，不致重燃。
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（3）在线路发生短路事故时，故障点的间隙应被击穿接地；在短路事故消除后应能将工频潜供电流自行及时熄弧，恢复正常运行状态。为了充分发挥地线的防雷保护作用，间隙的整定必须使它在雷电前的先导阶段能够预先建弧。雷击绝缘地线时，加于绝缘装置的电压很高，数10mm的空气间隙必然被击穿，起到防雷保护的作用。在线路发生单相接地故障时，故障点的并联间隙应被击穿接地，并按其可能承受的最低电压来选定并联间隙的最大距离。
地线绝缘子并联间隙（15mm±2mm）的最高工频干闪电压为25.25kV，而上述线路单相接地短路时并联间隙上的计算电压最低均大于63kV，都可将故障点的间隙击穿，形成地线—大地闭合回路，起到减少线路零序阻抗，降低工频暂态过电压，提高对邻近弱电线路的电磁屏蔽作用。
3 接地方式
绝缘地线不宜全线对地绝缘，因为在正常运行状态下，绝缘地线的静电感应电压有数百V，这会给运行维护增加困难；另外，在接地短路时，完全靠击穿并联间隙后接地，可靠性不高。因此，在工程设计中，一般将地线一点直接接地。由于绝缘地线只有一点接地，在正常运行时不会形成闭合回路，基本上无电能损耗。
大部分路段对邻近弱电线路无危险影响而采用钢绞线，地线无须全线保持电气上的连续，将地线按耐张段开断后，每段只有一点直接接地。这种接地方式既可避免正常情况下出现静电感应电压和能量损耗，以及接触电压和跨步电压等问题，又可在接地故障时只需故障点一个并联间隙击穿就可降低该段线路的零序阻抗，是绝缘地线的一种基本接地方式。如线路采用良导体屏蔽地线并对地绝缘，为了增加线路接地短路故障时地线的感应电流和返回电流以降低线路零序阻抗，提高对邻近弱电线路的电磁屏蔽作用，地线全线应保持连续，不开断，通过地线换位后选择一点直接接地。
4 架空绝缘地线绝缘子脱串解决措施
4.1严格控制并联间隙的距离
通过定期检查并联放电间隙的距离，并对发现的不合格并联放电间隙进行调整。保持放电间隙不小于土，保证正常运行期间并联放电间隙不会放电。做好地线瓷质绝缘子的定期检测工作采用红外检测设备，尽量在夜间采用红外测试仪对瓷质绝缘子进行检测。同时瓷质绝缘子击穿后不但有发热现象，也会出现较大的感应电流。这个感应电流应较一般泄漏电流大，因此可以用钳型电流表先测量杆塔泄漏电流回，如果测量的电流值较大，则说明此杆塔绝缘地线绝缘子可能被击穿，应
4.2重点加强监测
地线绝缘子采用钢化玻璃绝缘子在机电性能、抗拉强度、抗电击穿性能等方面，钢化玻璃绝缘子比瓷质绝缘子有更强的优越性，而且对于机械振动疲劳和放电电弧的烧伤，钢化玻璃绝缘子也有良好的表现，采用钢化玻璃绝缘子可以大大降低绝缘子使用过程中的故障率。此外，具有“零值自爆”特点的钢化玻璃绝缘子在低零值检测方面也非常直观。发生零值自爆后的的钢化玻璃绝缘子，钢帽与钢脚之间更易形成电流通道，钢帽中流经的电流只占非常小的一部分，避免了在电流作用下发生热效应累积导致的脱串事故。落实架空绝缘地线掉线的反事故预案运行单位认真分析架空绝缘地线掉线的原因，制定有针对性的反事故预案，并在材料、抢修工具、照明器材、人员等方面落实到位，提高事故应急能力和速度，尽量减少事故造成的损失。
5 结束语
架空绝缘地线掉线受多方面因素的影响，利用故障树分析法可以较准确地评价各因素对顶事件发生的贡献大小。本文在充分分析地线掉线原因的基础上建立了架空绝缘地线掉线的故障树，并对其做了定性分析，求出了最小割集。分析结果表明U型挂环断裂、直角挂板断裂和外力破坏等故障可直接导致架空绝缘地线掉线。感应电压和雷电过电压对架空绝缘地线掉线事故的发生有较大的贡献。因为缺乏相应元部件的可靠性参数，本文只对故障树进行了定性分析，对于定量分析有待于进一步完善。
参考文献：
[1]谷定燮，周沛洪，陈勇，霍锋.1000kV线路杆塔空气间隙距离选择[J].高电压技术.2007（11）
[2]庄志伟，朱文卫.广东500kV同塔四回线路空气间隙选择研究[J].广东电力.2013（02）
论文作者:陈江波
论文发表刊物:《基层建设》2019年第18期
论文发表时间:2019/9/9
标签：地线论文; 间隙论文; 绝缘子论文; 电压论文; 线路论文; 电流论文; 故障论文; 《基层建设》2019年第18期论文;