关于某500kV线路JL/G1A-400/35钢芯铝绞线断线后原因分析及其铝部应力占比的简要分析

摘要：针对某500kV线路子导线断线情况，对断点处进行核查和受力分析，认为接续管未按规范要求压接是造成该500kV线路子导线断股断线的主要原因。

关键词：500kV导线；铝股：应力占比

电力是现代社会的基础设施，输电线路的安全直接关系到工业生产、居民生活、公共服务等各个领域的正常运转。500kV输电线路是电力系统中的超高压输电线路，承担着将大量电能从发电厂输送到负荷中心的重要任务，导线的安全性直接关系到电力供应的连续性和稳定性因此，确保500kV输电线路导线的安全对于保障电力系统的稳定运行、促进社会经济发展、保护环境和公共安全都具有极其重要的意义。

1  发生故障的线路背景

某500kV线路为单回路线路，导线采用JL/LB1A-400/35铝包钢芯铝绞线，每相四分裂，分裂间距为450mm；一根地线采用JLB40-120铝包钢绞线，另一根地线采用OPGW-36B1-130光缆。

该线路位于我国亚热带地区，全线植被茂密，全线设计基本风速27m/s（基准高度10m），无覆冰，污秽区按C级设计，统一爬电比距按不小于39mm/kV配置绝缘，线路投运约5年。

2  导线断线情况介绍

2023年某月，调度中心发现某500kV线路运行异常，运维人员进行巡检时发现为该500kV线路#068到#069号杆C相右上子导线断线脱落导致，故障点位于#069至#068第一和第二个间隔棒之间，距离#069线夹约90米，距离第二个间隔棒5米。

根据上述情况，结合该500kV线路原设计图纸和运行台账等信息可知，#068～#069档档距560m，所在耐张段长度为3534m，导线型号为JL/G1A-400/35钢芯铝绞线。该档断面图、现场卫星图如下图所示。

3  导线断线原因分析

3.1  导线铝股受力占比分析

根据现场人员初步判断及反馈情况，断线的一根子导线铝股全部崩断，怀疑由此进一步引起钢芯崩断。

根据上述信息首先对该导线铝股受力占比进行分析如下：

（1）根据子导线断点位置，可根据《电力工程设计手册》中公式推算出断点的子导线的轴向张力如下：

其中：σx为断点的子导线的轴向应力；

σ0为该耐张段导线大风工况下的应力值（应力值最大工况），为77.57N/mm²；

β为该档导线挂点高差角，为3.35度；

γ为导线大风比载值，为28.681E-3N/mm².m；

l为该档档距，为560m；

x为#068塔距离子导线断点水平距离，为474m。

根据上述公式计算得出断点的子导线的轴向应力值为78.225N/mm²。

（2）根据《电力工程设计手册》中铝部应力值的计算公式，按钢、铝股具有不同的永久伸长并考虑扭绞影响时，按推算出JL/G1A-400/35钢芯铝绞线铝股终期分配的最大应力值如下：

其中：σa— 铝合金（或铝）部运行应力，MPa;

αa — 铝合金（或铝）部线膨胀系数，1/℃;

αs— 钢部线膨胀系数，1/℃;

Ea — 铝合金（或铝）部弹性模量，MPa;

Es — 钢部弹性模量，MPa;

Aa — 铝合金（或铝）部总截面，mm²;

As — 钢部总截面，mm²;

ts — 使用温度与制造温度的差值，一般取15℃;

T — 导线的张力，N。

上述各项参数可在《电力工程设计手册》单股电线的机械特性表中查询，分别为：

αa=23E-6（1/℃）、αs=12E-6（1/℃）、Ea=63000N/mm²、Es=196000N/mm²、Aa=390.88mm²、As=34.36mm²、ts=15℃。

根据（1）计算结论，T=78.225N/mm²×425.24mm²=33264.4N

根据上述公式计算得出JL/G1A-400/35钢芯铝绞线铝股终期分配的最大应力值σa=64.59N/mm²

（3）JL/G1A-400/35钢芯铝绞线最大应力值为231.6N/mm²，因此该导线铝股终期分配最大应力值占比为27.89%，导线铝股受力占比约为导线的1/3，不应为导线断股的主要原因。

3.2  结合现场情况原因分析

根据现场人员后续陆续反馈情况及现场照片情况，断线点处刚好为一根子导线的接续点，现场反馈照片如下：

根据上述照片可以明显看出：

（1）断线点为导线接续管处；

（2）导线接续管一端导线仍压接完好，另一端断线点钢股、铝股散开但断面整齐，可看出并非为外部因素崩断；

（3）导线接续管内管钢股未散，空腔部分长度仅占整个导线接续管长度的约1/5。

由上述几点可以明显看出，施工单位在对该导线接续时，未严格按照《输变电工程架空导线（800mm以下）及地线液压压接工艺规程》（DLT 5285-2018）执行相关要求，对该处导线接续操作严重失误（压接时滑线、走线），是造成该处子导线断线的直接原因。

4  处理措施及建议

更换断线点所在档的子导线，在相邻档进行重新压接，并严格执行《输变电工程架空导线（800mm以下）及地线液压压接工艺规程》（DLT 5285-2018）中“导线接续管钢管穿管及压接工艺”的要求，同时压接后进行X光检测进一步确认。

参考文献：

（1）《电力工程设计手册》（架空输电线路设计）中国电力出版社