500kV输电线路架空绝缘地线

500kV 输电线路架空绝缘地线摘要〕通过对一起500kV 输电线路地线掉线事故的分析，指出了目前输电线

路设计、运行的不足和潜在的安全隐患，并提出若干防止地线掉线、改进防雷性能的对策。同时结合实际情况，对保护OPGW 复合光缆的课题进行了初步探讨。

关键词〕输电线路；感应电压；架空绝缘地线；掉线

500 kV东惠甲线由原500 kV惠增线在东莞站解口而成，是西电东送工

程的重要部分。该线路采用双地线结构，其中型号为LGJ-95/55的普通地线全线绝缘，另一回型号为AY/ST127/28 的OPGW 复合光缆则全线接地。

2004-10-16T 8:50,输电线路巡视人员发现500 kV东惠甲线N102塔地

线由于瓷质绝缘子铁帽和钢脚分离而掉线，掉线的地线跌落在导线A 相横担上，地线与A相导线的距离缩小，最大减幅达4 m。由于N102采用ZB1

直线塔型，横担比地线支架长约1.5 m，且前后数基均为直线塔，前后档距

也较小，因而地线垂直跌落后在距离横担边1 m 处，虽使地线对导线的距离减少,却未引发线路跳闸。

1原因分析

1.1架空绝缘地线的感应电压

输电线路上的架空地线，大多数都是在每基杆塔上直接接地的，但接了地的地线会长期流过感应电流，使线损增大。为了减少地线的线损和利

用地线进行高频载波通讯，不少线路都采用了架空绝缘地线。2000 年，500 kV东惠甲线由原500 kV惠增线在500 kV东莞站解口时，将原来一回架空

绝缘地线改为OPGW 复合光缆，通讯功能由OPGW 复合光缆承担，但为了减少线损，另一回仍采用架空绝缘形式。

架空绝缘地线有较高的感应电势，其大小与线路电压、负荷、长度及地线与导线间距离有关。500 kV 东惠甲线由于电压高、负荷重，架空绝缘地线的感应电势可能达到10 kV 级。如此高的感应电压使地线绝缘子实际上相当于被作为导线绝缘子(电压等级为几个10 kV 级的输电线路)使用，造

成对绝缘子电气和机械性能的损伤。

1.2瓷绝缘子电气和机械性能的丧失

(1) 由于所使用的瓷绝缘子为内胶装结构，其胶装粘合剂水泥和钢脚、铁帽、瓷件的热膨胀系数各不相同。温度变化时因各部件热胀系数的差异，将使瓷件受到压应力和剪切应力的作用；水泥的长期膨胀(俗称“水泥生长”)

也使瓷件和铁帽受到局部应力并产生疲劳效应，其绝缘性能随着运行时间的延长会逐渐降低，甚至完全丧失，此时瓷绝缘子处于击穿运行状态。运行中的瓷质绝缘子承受的感应电压越高，其电气性能丧失的时间越短。

(2) 处于临界击穿或已击穿状态的绝缘子的电气性能虽已大幅度下降或丧失，不能满足绝缘的要求，但其机械强度仍然可以满足设计的要求，所以此时地线不会马上掉线。由于胶装粘合剂水泥等填充物的存在，绝缘子有一定的电阻值，在10 kV 级感应电压的作用下，绝缘子出现了比正常接地感应电流大得多的“短路”感应电流。这个感应电流对绝缘子内部会有明显的热作用，热量的积累导致绝缘子温度升高。机电负荷和温升的长

期变化进一步加速了绝缘子的老化，而进一步老化的结果又导致热效应的加剧，从而形成了恶性循环。经过一段长时间或遭受雷击等强电流的作用，胶装粘合剂水泥等填充物因热效应局部融化，失去支撑能力，或因瞬间骤热而发生爆炸，因而产生绝缘子断串。

1.3掉线原因

500 kV东惠甲线的架空绝缘地线采用大连电瓷厂生产的XDP6-7C地线

专用绝缘子，带保护间隙，于1996 年投运。由于绝缘子掉线前2 个月内，当地并未出现雷电，因此掉线原因应该是绝缘子老化，绝缘子填充物局部融化。更换下来的绝缘子与悬垂线夹连接的金属部分有严重锈蚀，上面还残留有泪滴状的绝缘子填充物，绝缘子头部填充物有局部融化的痕迹，这表明高感应电压及其产生的强泄漏电流对绝缘子的老化和掉线起到了重要作用。

2暴露的问题

2.1绝缘子选用不当

500 kV 东惠甲线的架空绝缘地线采用瓷质绝缘子，有多种不利于运行的因素。

(1)瓷质绝缘子属于可击穿型绝缘子，老化绝缘子的存在对线路的安全运行是一种潜在的威胁，并不易发现，定期检测需要大量的人力物力。当线路运行和维护人员较少时，绝缘子老化的缺陷就更难及时发现。

(2)长期以来，人们对应用于输电线路导线的瓷质绝缘子的潜在的威胁有着深刻的认识和研究，目前大多数导线瓷质绝缘子已经被更换为钢化玻璃绝缘子；但对用于地线的瓷质绝缘子可能存在的危害认识不足，认为地

线瓷质绝缘子承受电压低，不易老化，因而未能及时变更设计或进行大修

改造。

(3) 线路投运和大修改造时，设计部门对磁质绝缘子存在的问题重视程度不够，过于注重成本控制和“静态”运行，未能充分考虑线路运行后的动态”情况，不但导致运行部门工作量大增，容易出现错检、漏检，而

且使线路存在先天安全隐患，不利于输电线路的长期安全、经济运行。

2.2 瓷质绝缘子对降低线损的作用不理想

本线路地线采用绝缘子的主要目的是要实现地线全线绝缘以降低线

损，但由于瓷质绝缘子在运行了一段时间后，其电气绝缘性能逐渐丧失。

由于丧失了电气绝缘性能的瓷质绝缘子的存在，架空绝缘地线实际已经处

于单点接地的状态，原本架空绝缘的地线也就出现了额外泄漏电流。单点

接地的架空绝缘地线，其总体感应电压仍然很高，由此产生的额外泄漏电

流的值也很高，线路此时的线损大幅度增加。可见，本线路降低线损过于

依赖瓷质绝缘子的电气可靠性，而瓷质绝缘子易击穿的特性早就为长期降

低线损埋下了隐患。

2.3 架空绝缘地线运行方式存在问题

2.3.1 导致地线产生高感应电压

全线绝缘的方式虽然减少了线损，但必定导致地线上的高感应电压大增。高感应电压不但加速瓷质绝缘子老化进而击穿的速度，而且会在瓷质

绝缘子击穿后进一步破坏瓷质绝缘子的机械性能，这是导致掉线的主要诱

因之一。

2.3.2 导致OPGW 断股