摘要：光纤复合架空地线结合了输电线路避雷功能及光纤通信功能，是光缆主要发展方向。电力系统光纤通信功网络建设规模逐渐拓宽情况下，光纤复合架空地线开始逐渐在电力系统中应用，并且得到了电力企业高度关注。本文就对雷电对光纤复合架空地线断股原因进行分析，了解雷击造成光纤复合架空地线断股机理，进而提出针对意见，希望可以提升光纤复合架空地线抗雷性能。
关键词：雷电；高压输电线路；光纤复合架空地线；断股原因
前言：雷电属于一种自然现象，瞬息万变，并且一直都是电力系统首要应对的自然灾害。雷电可以在极短时间内产生强大电流，特别是直击雷，所产生的电流普遍在3万安培左右。电力系统一旦遭受雷击，在短时间内会产生大量热量，并且干扰电力系统磁场，电气设备出现损害。原先由于人们并不了解雷击对光纤复合架空地线造成的影响，进而目前光纤复合架空地线抗雷性能较低，经常遭受雷击出现断股问题。
一、光纤复合架空地线特征及应用现状
（一）光纤复合架空地线特征
光纤复合架空地线简称为OPGW，属于一种复合型地线，结合了输电线路避雷功能及光纤通信功能。光纤复合架空地线是由多层单线绞合而成，具体结构如图一所示。
图一：光纤复合架空地线结构示意图
光纤复合架空地线性质和结构有着紧密关联，但是相同结构光纤复合架空地线在材料性质、直径等方面还存在一定差别。所以，光纤复合架空地线在高压输电线路中应用，必须按照高压输电线路实际要求，选择针对性地线，这样才可以提升高压输电线路运行稳定性。
（二）光纤复合架空地线应用现状
光纤复合架空地线主要由两部分构成，分别为光纤单元及铠装层，在应用中具有光纤通信优势，同时还具有架空地线优势。光纤复合架空地线借助先进制造技术，具有较高应用稳定性，广泛在高压输电线路应用。光纤复合架空地线虽然具有显著优势，而在应用还存在一定不足。光纤复合架空地线和电力导线采取相同架设形式，所安装地形相对繁琐，在架空地线安装上，具有良好避雷性能，非常容易遭受雷击影响。一旦雷击能量较高，光纤复合架空地线安全运行遭受到显著影响。
光纤复合架空地线在我国应用时间较短，同时在电力系统应用并不广泛。近几年，光纤复合架空地线在国内应用相继出现断股问题。截止到2017年1月份，湖北省一共发现10处光纤复合架空地线问题，华北地区出现23处光纤复合架空地线问题，广东省出现9处光纤复合架空地线问题。
二、光纤复合架空地线断股原因
（一）断股材料金属微观分析
（1）断口分析
光纤复合架空地线金属微观研究中，在对断口金属微观分析之前，需要应用超声波清洗。按照光纤复合架空地线断口显示：（1）断口表面出现不同程度斑痕，断口出现不对称问题，并且包含大量气孔及熔渣；（2）断股基本上都是由于高温灼烧造成，断口形态和杆部基本对称；（3）在一副断股断口上，平断头边所出现的气孔及熔渣数量少于球头，这也就表明平头热熔融相对较轻，并不是大电流电荷转移主要渠道。
（2）电子金相显微分析
光纤复合架空地线断股样本镶嵌之后，制作金相样品，应用氢氧化钠进行腐蚀，应用扫描电镜对断股电子金相观察，具体如图二所示。由图二显示，断裂样品在高热状态下，组织结构性能下降，晶界直接暴露在室内，同时聚集大量气孔。与此同时，为断股样本整体呈现冷拉结构，晶界特征并不显著，同时并不存在大量气孔，这也就表明，光纤复合架空地线在运行过程中并未接受大电流，局部非常容易受到雷电攻击。
图二：断口样品及金相样品
（二）线路现场运行情况分析
按照光纤复合架空地线断股运行统计结果显示，光纤复合架空地线在出现断股的时候，输电线路并未出现跳闸情况。除此之外，根据断股出现位置显示，断股主要出现在档距上，该处并不出现工频接地电弧。由此可知，光纤复合架空地线出现断股并不是由于工频接地所造成。
三、光纤复合架空地线受雷击试验对比
（一）光纤复合架空地线雷击试验方法
按照整体发展趋势来说，雷击试验应该和自然界雷击尽可能相似，可以表现雷电破坏情况。只有让大家认可标准，才可以表示，光缆在符合该标准之后，可以承受自然界雷电攻击，提升自身运行稳定性。按照雷击试验标准，雷击测试方案主要由四部分构成，分别为初始冲击、中间电流、连续电流、再冲击。
（二）光纤复合架空地线雷击试验对比
借助试验对比形式，两次雷击试验在结论上一致为：光线复合架空地线在结构及电气参数相同情况下，光纤复合架空地线抗雷击性能主要受到外层单丝材质影响，外层单丝要是为铝包钢材质，光纤复合架空地线抗雷击性能要远远超过铝合金材质；结构及单丝材质相同情况下，光纤复合架空地线单丝直径存在偏差，光纤复合架空地线抗雷击性能主要受到单丝直径影响，单丝直径越大，光纤复合架空地线抗雷性能也就更好。
四、高压输电线路光纤复合架空地线优化措施
我国出现雷电时间较长，基本上为40日左右，部分地区超过60日。所以，近几年，我国光纤复合架空地线断股事故频率逐渐增加，部分高压输电线路甚至每年都出现断股问题，对电力系统稳定安全运行造成严重影响。按照上文分析内容显示，铝合金外层单丝材料直径偏小，无法承受170安培以上雷电能量，抗雷电性能低下，光纤复合架空地线非常容易出现断股问题。要是高压输电线路在安装光纤复合架空地线之前，就开展耐雷击试验，可以精确判断光纤复合架空地线抗雷击性性能，只有做到这样可以有效降低雷电对高压输电线路光纤复合架空地线造成的危害。
借助雷击试验对比结果显示，笔者认为光纤复合架空地线在高压输电线路内应用主要可以从几方面优化：（1）计算高压输电线路在应用中遭受雷电时间，假设输电线路在一年时间内最多可以遭受雷电能量，对雷电电荷转移量进行计算，最终对光纤复合架空地线抗雷击级别判断；（2）光纤复合架空地线单丝材料选择过程中，现阶段主要有铝包钢及铝合金两种材料类别，要是地区雷电十分频繁，则需要采取铝包钢材质光纤复合架空地线；（3）光纤复合架空地线在符合高压输电线路工程要求情况下，还需要尽可能选择直径相对较大单丝，进而有效提升光纤复合架空地线抗雷击性能；（4）光纤复合架空地线单丝要是为铝包钢材质，铝包钢导电率对光纤复合架空地线抗雷击性能会造成一定影响。铝包钢导电率越低，光纤复合架空地线抗雷击性能越好。
结论：按照上文所述，由于原先人们较为忽视雷电对高压输电线路光纤复合架空地线造成的危害，进而造成近几年光纤复合架空地线出现断股频率显著增加。为了能够降低雷电对光纤复合架空地线造成的危害，就需要对雷电危害及光线复合架空低下断股原因进行了解，进而对光纤复合架空地线抗雷击性能了解，最终对光纤复合架空地线在高压输电线路内应用进行优化。除此之外，电力企业还需要提升对光纤复合架空地线生产质量关注度，进而提升光纤复合架空地线抗雷击性能。
参考文献：
[1] 胡江涛．光纤复合架空地线在高压送电线路中的设计应用[J]．陕西电力，2013，34(3)：30-33．
[2] 肖猛．光纤复合架空地线基本特性及相关对策[J]．四川电力技术．2015，28(5)：54-56．
[3] 曹佩荣，曹锦，孟涛．光纤复合架空地线断股与结构设计[J]．电力系统透信．2014，270)：4247．
[4] 王旭锋，张志强，陈立斌等。光纤复合架空地线的防振设计及试验[J]．电力建设．2015，26(12)：48-50，54．
[5] 邢宁哲，吕述望．光纤复合架空地线断股分析和研究，光通信技术．2015，29(12)：51-53．
论文作者:韦世荣
论文发表刊物:《电力设备》2017年第16期
论文发表时间:2017/10/16
标签：地线论文; 光纤论文; 雷电论文; 线路论文; 单丝论文; 高压论文; 断口论文; 《电力设备》2017年第16期论文;