2.2 感应电对周围物体的影响和危害
由于人在线路附近停留的时间较短或距离较远,除感应电触电伤人事故外,感应电更多的是对线路本体设备或邻近设施产生的持续干扰或损坏。输电线路在设计时,一般已经考虑了线路运行时对周围物体的电磁场影响,并且对长期工作在强电磁环境下的设备采取了防护措施。因此,感应电产生的无线电干扰、可听噪声等电磁影响在大多数情况下可以不予考虑。而感应电对邻近设施或线路运行设备产生的危害较为常见,如停电线路上的接地线夹因感应电烧损、地线绝缘子放电间隙因感应电压过大放电、线路工频参数因感应电的存在出现测量偏差等。这些危害不仅损害设备本身,还可能造成检修人员发生感应电触电、线路能量损耗、继电保护装置整定错误等后果。
2.2.1 感应电对检修作业的影响和危害
线路检修时,对于单回线路上的接地线,如果附近没有通电线路,则受感应电影响较小。双回或多回线路在不全停电时,停电线路上接地线流过的感应电流急剧增大大地。当接地线因规格选择不对而电阻过大、夹头接触不良或存在质量问题时,则会造成接地线烧损情况。接地线夹头和铜线烧蚀的情况如图2-7所示。
图2-7 接地线损坏
接地线损坏的同时,可能导致导线损伤或检修人员感应电触电,这不仅会使导线断线,也可能造成人员伤亡。导线烧损和断股的情况如图2-8所示。
图2-8 导线损坏
2.2.2 感应电对线路本体设备的影响和危害
输电线路的本体设备,如地线绝缘子并联间隙、孤立档地线金具、全介质自承式(ADSS)光缆等,在承受通电线路带来的感应电时,可能出现烧蚀、断损等现象。
2.2.2.1 地线绝缘子放电间隙烧蚀
地线绝缘子放电间隙使得导、地线与铁塔通过空气绝缘,主要起过电压放电作用。当地线上感应电压过大时,导致间隙被击穿,出现放电现象,严重时会引起地线金具烧伤,给输电线路安全稳定运行带来隐患。地线绝缘子并联间隙放电和金具烧蚀情况如图2-9所示。
图2-9 地线损坏
2.2.2.2 孤立档地线金具烧伤
输电线路架空地线逐基接地时,由于感应电影响,且因导线和地线空间位置排列的局限,各相导线在地线中的感应电势无法相互抵消。一旦地线出现多个接地点,形成地线-地线或者地线-大地回路,就会产生感应电流,引起输电线路架空地线的电能损耗、地线及其连接金具发热,尤其是对于孤立档,由于地线金具之间连接不紧密,可能导致地线剧烈发热,将影响线路运行安全,甚至发生金具烧伤断裂、地线断线等严重危害线路安全运行的缺陷,如图2-10所示。
图2-10 地线金具严重烧伤
2.2.2.3 ADSS光缆电腐蚀
ADSS光缆是电力通信中常用的一种通信模式。ADSS光缆由于采用了特殊的护套材料,使其具有良好的绝缘性、耐高温性、抗拉强度,可架设在电力线路原有的杆塔上,因此ADSS光缆已成为电力系统信息网的首选光缆之一。但由于其易受电磁场作用和环境污染等影响,常出现电腐蚀,造成通信中断,影响电力通信安全稳定运行。ADSS光缆电腐蚀情况如图2-11所示。
图2-11 ADSS光缆电腐蚀
2.2.3 感应电对交跨、邻近物体的影响和危害
通电线路有交跨、邻近物体时,感应电可能会对这些物体产生影响和危害。例如,有研究指出,停留在通电线路下方的车辆会受到感应电的影响,一辆公共汽车停放在750kV线路下方时,在最坏的情况下,可出现2~2.5mA的感应电流,这足以对人体造成惊吓或伤害。对于线路下方的农田,如果存在金属网(如葡萄架上的金属丝),也会出现一定的感应电。更严重的,如果线路附近存在石油、天然气管道等具有重大风险的物体,则感应电还可能产生更为严重的危害。
2.2.4 感应电对电气测量的影响和危害
感应电的存在会引起电气测量出现误差,甚至会产生严重后果。例如,在对线路参数进行测量时,需要测得正序阻抗、零序阻抗、正序电容、零序电容,以及同塔架设或平行架设输电线间的耦合电容和互感阻抗等。这些参数是进行电力系统潮流计算、短路计算、继电保护装置整定计算、选择电力系统运行方式和建立电力系统数学模型的必备参数,测量结果的准确性直接影响到电力系统的安全可靠运行。现场测量线路工频参数时,影响测量准确度的因素很多,感应电是一个重要的影响因素。它会产生工频干扰电压和电流信号叠加在测试电压和电流上,从而引起测量结果与实际结果存在偏差。当感应电很大,产生的干扰十分严重时,将会损坏测量仪器和设备,甚至会危及到试验人员的人身安全。
2.2.5 感应电影响设备运行案例
2.2.5.1 感应电导致门型架构架空地线耐张夹严重过热
2003年10月,进行红外测温时发现某变电所220kV××线进线门型架构处架空地线耐张线夹存在过热现象。2004年1月、3月进行两次夏测,也检测到该处架空地线耐张线夹过热,测试点相对温升最高达22.39℃。据值班员反映,夜间巡视时,多次看见该线夹发亮(肉眼可见的金属发热温度应高于300℃)。检修人员登架构检查,发现该门架出线两只地线耐张线夹挂于同一悬挂点,2个线夹靠触在一起,其中一只地线耐张线夹5个U型螺栓中的3个螺母、螺栓分别与对应位置的另一只耐张线夹的压豆或U型螺栓根部放电,放电部位的螺栓、螺母、压豆、U型螺栓底部均有不同程度的烧损。
2.2.5.2 感应电导致架空地线金具发热烧损脱落
2012年10月28日,某220kV线路跳闸,巡查发现,该线33号终端塔牵引站构架档左侧架空地线耐张连接的U型环被感应电流烧损断裂,架空地线掉落在牵引站V相导线上,牵引站内构架复合绝缘子的均压环被电弧烧伤受损。电气化铁路牵引站采取特殊的两相供电方式,输电线路输送的负荷时大时小,管辖区段每天上、下行的客车、货车近400趟,高峰时段每小时达20余趟。当列车通过管辖区段时,负荷电流瞬间剧增至上百安培,致使架空地线上的感应电流剧增,因线路架空地线是金具直接接地,松弛悬挂(接触电阻大)的耐张锚固悬挂点金具连接处的接地感应电流也忽大忽小,在长达6年时间内反复出现接地放电电弧,最后导致连接金具的U型环烧损而掉线。
2.2.5.3 感应电导致ADSS光缆电腐蚀
自2003年以来,某220kV线路ADSS光缆因电腐蚀原因造成光缆中断故障12次。发生电腐蚀的具体部位多集中于预绞丝外侧端口和螺旋防振器之间,故障现象多表现为光缆外护套损坏或内部承载单元的芳纶灼伤而造成光缆断线。在感应电的作用下,预绞丝近端光缆表面对预绞丝产生接地漏电流。当光缆表面积存较多盐类物质和灰尘后便形成半导电污层,使得电阻减小,接地漏电流增大,形成小段的干燥带,干燥带两端因电位差导致干燥带电弧产生,从而使ADSS光缆出现电腐蚀。