武明洋，焦彦俊
摘要：本文主要介绍了南京地区一起220千伏架空地线连接金具异常发热的故障，从架空地线感应电动势、接触电阻、感应回流进行了发热故障原因的初步分析，并对架空地线连接金具的发热原因和热量散发进行分析，结合现场实际情况提出了消除缺陷的方法。
关键词：架空地线；金具发热；感应环流；接触电阻
0 引言
输电线路架空地线有逐基接地和对地绝缘单点接地两种接地方式，对于220kV线路一般采用逐基接地，这就导致在架空地线和导线之间，由于电磁感应和静电感应的原因导致架空地线出现感应电压，且存在不平衡现象，因此在地线、地线与大地之间就会存在环流。当架空地线的金具出现损伤，导致电阻过大，会产生发热现象，出现缺陷。为提升输电线路安全可靠运行水平，线路运行人员必须要对架空地线金具发热的成因及影响因素进行分析，进而采取有效措施，降低对输电线路的危害。
1故障情况
1.1 故障经过
7月27日下午14点，设备运维单位人员在对线路进行红外测温时发现，220kVXX线#8、#12塔架空地线金具处温度过高，严重影响线路安全稳定运行。
1.2 故障环境
时间：2019年7月27日14时43分；地点：220kVXX线#8、#12塔；温度：32.4℃；天气：晴；风速：3.5m/s；湿度：66%；杆塔：耐张角钢塔；导线型号：2*LGJ-400/35，架空地线型号：LGJ-95/55，与某220kV线同杆架设。
2故障分析
该220kV线路上其余耐张杆塔上的架空地线金具测温结果合格，包括同杆架设的另一条架空地线金具也是合格，因此，首先排除了设计的原因。同时，该线路的架空地线是通过“O”型环，直角挂板等连接到杆塔，不是压接的形式，因此，排除压接不到位的情况。
根据以往经验，初步判断是螺栓紧固不到位，因此，带电班成员携带工具登杆处理，但发现螺栓是紧固到位的。运维人员根据焦耳定律，由于220kV线路的感应电的影响，架空地线上存在感应电流，在电流一定的情况下，可能是电阻过大，导致导通不流畅。运维人员携带电流表，分别测量架空地线的跳线和连接金具的电流，发现金具电流远远大于跳线电流，说明电流没有通过跳线流向另一侧地线，因此，作业人员利用钢绞线将杆塔两侧的架空地线再次连接，并测量了联通后的电流，发现跳线电流大于金具电流。
3架空地线电流分析
3.1架空地线电流形成原因
架空地线与输电线路同杆架设，由于导线中通过较大的电流，其产生的磁场会在架空地线上感应出电压，该电压的大小与线路电流成正比；同时，导线产生的电场通过载流线与架空地线存在电容效应，也会在架空地线上产生一个感应电势。且一般来说，220kV线路采用截面为400 mm2或630mm mm2的导线，比架空地线的截面大，其次在架空地线上产生的感应电压也较高，磁感应电势和电感应电势矢量合成后产生较大的电势差，进而产生电流。
3.2架空地线金具发热原因
从理论上来讲，架空地线金具发热必然是金具电阻升高导致，才能满足公式P=I2*R。结合实际线路检查及实测数据分析，总结出架空地线连接金具电阻升高可能存在以下几个方面的原因：
第一，由于施工工艺不当，导致接触面接触电阻增大。
第二，架空地线长期受到风力振动，导致连接处的螺栓松动，进而导致金具进出面接触不实，接触面减小，导致接触电阻增大。
第三，接触面发生氧化。一般来说，连接金具是铝质材料，在空气中，一旦出现高温情况，其表面就会被氧化，即使连接金具接触面螺栓未松动，但在线路负荷、环境温度等影响下，便会出现金具温度的波动，导致接触面被氧化。
第四，在原因三的基础上，连接金具发热温度升高，接触面、螺栓发生变形，进而导致接触不紧密，发热更严重。
第五，在原因三、四的基础上，金具发热导致接触面氧化，接触电阻增加，发热量更多，导致金具接触面温度更高，加速氧化，形成氧化——接触电阻升高——温度升高——氧化的恶性循环。
4架空地线金具发热应对措施
4.1上述原因应对措施
根据以上原因，有相应对策：
第一种是由于施工不当导致的，这种情况应该坚决避免，应加强验收管理。
第二种原因表面上看是施工不当导致的螺栓松动，但进一步分析，其根本原因还在于耐张线夹的安装施工工艺和结构，因为如果紧固螺栓松动属于相对较普遍的问题，说明这种安装方式存在一定的缺陷，需要对耐张线夹的结构进行改进。
第三、四、五种原因其实是一个变化过程的三个阶段，造成这个问题的原因比较复杂，有材料的问题，也有可能是结构的问题，还有可能是安装的问题，要解决这个问题需要系统进行改进。
4.2加强红外测温
在温度较高，负荷较大的时候，要加大对线路的红外测温，不仅针对导线，要加强对架空地线的测温，及时制定防范措施。
4.3发热后的处理
如果是由于螺栓松动的原因，紧固相应螺栓。如果是电流导通不顺畅，导致发热，可以用钢绞线临时连接处理，然后组织人员对金具进行更换。
4.4架空地线电流的应用
架空地线的感应电流目前处于一种待开发的状态，同时，架空地线长期在户外恶劣条件下运行，存在微风震动、覆冰舞动、雷击断线等异常状态，需要在线上配备相应的状态监测装置，以提高输电线路运行的智能化程度。而地线的融冰监测、张力监测、故障返回电流监测及外力破坏报警监测等技术也需通过安装辅助监测装置来实现。然而上述辅助监测装置供电的可靠性一直严重制约架空地线状态监测技术的发展。
因此，利用基于磁饱和感应技术的非接触式耦合电源，可将地线上的感应电压和感应电流能量取出，供给辅助装置使用，研制出低工作电流、宽工作电流范围、安全可靠的地线取能电源装置，可以在更多的输电线路上架设地线在线监测设备、降低线路故障跳闸率，更好地为江苏电网服务。
5总结
在夏季用电高峰期间，环境温度高，线路输送功率大，架空地线的感应电流随之增大，其金具发热问题会更加突出，给线路安全度夏运行工作带来隐患。通常，架空地线金具发热的原因是螺栓松动，但通过本次案例发现也有其余情况，因此，在实际工作中遇到金具发热的情况，需要根据现场的情况进行针对性处理，以保证线路安全稳定运行。同时，合理利用架空地线的感应电流也能够为服务客户提供保障。
参考文献：
[1] 输电线路运行[Z] 2010
[2] 110kV-750kV架空输电线路设计规范[Z] 2010
[3] 电力工程高压送电线路设计手册[Z] 2003
[4] 输电线路运行故障分析与预防[M] 2007
[5]输电线路架空地线电能损耗特性测量及仿真[M] 2011
作者简介：
武明洋（1986年— ），女，助理工程师，从事输电线路缺陷识别等相关方面工作。
焦彦俊（1991年— ），男，南京，工程师，从事输电线路运行和检修方面工作。