0 引言

高压输电线路的架空地线除了用于防雷保护，还具有通信等方面的综合作用。架空地线与导线之间的电磁感应会感应出纵电动势，若架空地线逐塔接地，该纵电动势就会产生电流，增加线路的电能损耗。电能损耗与负荷、电流、线路长度有关，线路电压等级越高、线路越长，则电能损耗越大。安装绝缘架空地线可降低电能损耗，通过1个小间隙隔离架空地线对地绝缘，架空地线的绝缘在雷电先驱放电阶段即被击穿，使地线呈接地状态，不影响防雷效果^[1]。但在实际应用中，绝缘架空地线的接地方式对线路的安全运行带来极大影响。本文以蒙东地区500 kV输电线路为例，对绝缘架空地线并联间隙放电原因进行分析，针对性地制订防范措施。

1 绝缘架空地线接地形式

为减小绝缘架空地线逐塔接地或多点接地引起的电磁感应电流及电能损耗，并综合考虑绝缘架空地线防雷、通信性能，绝缘架空地线可采用绝缘单点接地方式，且绝缘架空地线端部电磁感应电压宜限制在500~1000 V，以保证绝缘架空地线带电作业安全。

当输电线路较短，如长度不超过5 km时，若绝缘架空地线全线电磁感应电压未超过1000 V，接地点可设置在绝缘架空地线端部或中部。当输电线路较长时，若绝缘架空地线全线电磁感应电压超过1000 V，可采取地线分段、地线换位、导线换位、导地线配合换位等措施降低绝缘架空地线单点接地时端部电磁感应电压^[2]。

2 并联间隙放电影响因素及危害 2.1 影响因素

并联间隙放电取决于间隙大小是否满足不同电场电磁感应、静电耦合在不同大气压、海拔、温度、湿度条件下放电距离要求^[3]。

2.2 放电危害 2.2.1 人身危害

即使绝缘架空地线不作为通信通道、没有信号电流，但若将它沿全线绝缘架设或区段绝缘后，其上所产生的感应电压也是很高的，在并联间隙端口聚集大量的电荷。因此，必须将绝缘架空地线视为带电体，作业时执行《电力安全生产规程》中人体与该绝缘架空地线之间不得小于0.4 m空间距离的规定，并采取防护措施，将绝缘架空地线可靠接地，释放并联间隔电荷，否则会危及人身安全。

2.2.2 电网危害

绝缘架空地线的放电间隙过小会导致间隙长期放电，引起连接金具、地线线夹严重过热，甚至烧断地线绝缘子或金具，造成地线脱落、线路停电等事故。同时产生大量的电能损耗，不利于电网经济运行。

3 绝缘子架空地线并联间隙放电原因分析 3.1 线路概况

500 kV胜林一线、胜林二线、胜林三线位于内蒙古锡林郭勒盟境内，于2017-06-24投运，是特高压1000 kV胜利变电站与±800 kV锡盟换流站之间的唯一联络线，也是华北电网与华中电网在锡盟地区重要的交直流特高压输电通道。线路单回并行架设，与±800 kV锡盟—泰州线路平行走线。线路导线型号为4×JL/G1A-630/45，导线排列方式为水平排列；胜林一线、胜林二线采用双地线，左侧为OPGW光缆逐塔接地，右侧为铝包钢绞线、JLB50-150型绝缘架空地线；并行架设的胜林三线采用双地线，左侧OPGW光缆、右侧铝包钢绞线，全线逐塔接地方式。导线绝缘配置型号为：耐张塔2× 24×U420B/205，直线塔FXBW-500/210，地线绝缘子UEG70CN。500 kV胜林一线、胜林二线相关参数见表 1。

3.2 并联间隙放电概况

巡视发现500 kV胜林一线、胜林二线49号—51号（独立耐张段）绝缘架空地线并联间隙有放电声响，并联间隙电极有电弧燃烧及烧伤痕迹（见图 1、图 2）。经现场分析后，分别在500 kV胜林一线、胜林二线49号、51号塔绝缘架空地线并联间隙处安装了分流线（图 3），线路恢复正常运行状态，并联间隙放电现象消除。

3.3 原因分析 3.3.1 施工及产品质量

对500 kV胜林一线、胜林二线49号—51号塔绝缘架空地线绝缘子并联间隙距离进行了实测，结果见表 2，均符合设计要求的（25±1）mm距离规定，可排除因施工及产品质量原因、运行过程中并联间隙距离减小造成间隙击穿放电的可能性。

3.3.2 设计 3.3.2.1 并联间隙距离的确定原则

进行500 kV胜林一线、胜林二线设计时，设计单位依据《电力工程高压送电线路设计手册》中地线绝缘章节理论计算公式，采用清华大学开发的地线感应电量计算软件，对单条回路线路正常运行情况下，地线上的感应电压、感应电流和电能损耗等进行计算，得到的普通绝缘地线最大感应电压与耐张段长度的关系，见表 3。

500 kV胜林一线、胜林二线49号—51号耐张段长度分别为492 m、490 m，按照上述对应关系，该段绝缘地线理论计算出的感应电压最大值为388 V，未在该耐张段绝缘地线设计单点接地（无接地点，全绝缘）。该计算方法只考虑了单条线路电磁感应影响因素，没有考虑现场电磁场环境影响因素。

3.3.2.2 并联间隙绝缘击穿放电电压值分析

500 kV胜林一线、胜林二线全线绝缘子并联间隙距离设计为25 mm。按照JB/T 9680—2012 《高压架空输电线路地线用绝缘子》要求，间隙距离为20 mm时，地线绝缘子工频放电电压值为8~30 kV^[4]。设计采用的绝缘架空地线感应电压理论计算最大值为388 V，与实际情况存在较大差异。从现场绝缘子及电极烧痕情况看，放电过程中有大量能量消耗，且是持续蓄能-放电过程，不但存在电磁感应电压，同时存在耦合感应电压。

3.3.2.3 影响绝缘架空地线感应电压幅值的其他因素

（1）500 kV胜林一线、二线49号—51号塔耐张段绝缘架空地线未设计单点接地，地线感应电荷无法释放，实际产生的感应电压幅值必然高于单点接地绝缘地线。

（2）该耐张段与500 kV胜林三回线路以及±800 kV锡盟—泰州线路平行走线（见图 4），500 kV胜林一线、胜林二线、胜林三线49号—51号线路间距为60~90 m，500 kV胜林三线与±800 kV锡泰线间距为130 m，500 kV胜林一线、胜林二线49号—50号档内跨越220 kV塔五Ⅰ线。线路间相互影响导致该区域交直流电磁场强不均匀，致使理论计算的地线感应电压值与实际感应电压不符。交直流线路平行架设长度越长、交直流杆塔中心接近距离越小，则换流变压器偏磁电流直流分量越大，工频感应产生直流分量占总直流分量的比重越大，且土壤地电位对该比重影响越小^[5]。

（3）根据运行监测数据（见图 5），线路投运以来，长期处于空载运行状态，自2018-01-10，500 kV胜林一线、胜林二线各带400 MW负荷运行，使得地线感应电压增加。

（4）线路运行环境温度为-20~-8 ℃，导线和地线随气温降低弧垂变小，-20 ℃与0 ℃气温下对比，该档导线弧垂收缩量约为0.92 m，地线弧垂收缩量约为0.36 m，导地线间距缩短约0.56 m，导地线相对位置发生改变，使得地线感应电压增加。

（5）地线绝缘子间隙放电现象发生前，现场有降雪情况，天气因素影响了导地线间电容介质和空气绝缘水平，一定程度上增加了地线上感应电压，降低了地线绝缘子间隙击穿耐受电压。

4 防范措施及建议

在不同大气压、海拔、温度、湿度条件下，不同电场电磁感应、静电耦合的电磁场环境下，绝缘架空地线产生的感应电压均有较大变化。对于绝缘架空地线，除采取抽能取电外，均应考虑分段单点接地或地线换位、导线换位、导地线配合换位等措施，降低绝缘架空地线单点接地时端部电磁感应电压，以确保设备、人身安全。

4.1 管理措施

（1）在线路设计阶段，应充分考虑线路绝缘架空地线在不同大气压、海拔、温度、湿度条件下并联间隙值的校验；开展同廊道、复杂运行环境绝缘架空地线不同接地形式下感应电压理论计算，以满足运行要求。

（2）线路重点区段安装在线监测装置对绝缘架空地线运行情况进行监测、分析，收集感应电压、感应电流数据，深入分析同廊道、复杂运行环境绝缘架空地线不同接地形式对感应电压的影响，评估绝缘架空地线节能效果。

4.2 技术措施

（1）开展并联间隙检查和放电距离检测。在工程验收阶段，要严格按照设计值开展绝缘地线并联间隙安装紧固情况检查和放电距离检测，确保绝缘地线并联间隙高质量投运。投运后及时开展夜巡，观察并联间隙有无放电现象，以便及时消除隐患；定期开展并联间隙检查，有松动、距离变小等现象，及时发现并消除缺陷，确保安全稳定运行。

（2）开展绝缘架空地线绝缘子零值检测和红外测温，尽早发现绝缘子内部损伤、过热等，及时更换低值、零值和损坏的绝缘子，防止绝缘地线过热、破裂脱落造成地线脱落等严重后果。

（3）定期开展分段接地引线连接情况检查，发现连接螺栓松动、引线断裂及时处理，确保分段接地内唯一的接地引线处于良好的运行状态。