國(guó)網(wǎng)保定供電公司 王賀英 齊少猛

電力系統(tǒng)中，電氣設(shè)備之間的電氣觸頭在實(shí)際運(yùn)行中常出現(xiàn)發(fā)熱故障，導(dǎo)體接觸表面溫度若過(guò)高，則會(huì)強(qiáng)烈氧化，接觸部分的彈性元件退火，機(jī)械強(qiáng)度下降，壓力降低，有效接觸面積將減小，接觸電阻就會(huì)增加；當(dāng)負(fù)荷電流繼續(xù)增大時(shí)，溫度將相應(yīng)增加，接觸電阻因熱效應(yīng)而進(jìn)一步增大，如此惡性循環(huán)，可能導(dǎo)致接觸部分燒熔，無(wú)法正常工作，甚至可能釀成重大火災(zāi)事故。[1]

1.案例概況

2010年11月220kVXX變電站35kV車(chē)北線351-5刀閘與穿墻套管連接處嚴(yán)重過(guò)熱，當(dāng)時(shí)負(fù)荷為30A，351-5刀閘母排與穿墻套管接頭溫度約為40℃，套管壓接最熱部位溫度為61℃，其它接觸部位溫度在20～30℃，嚴(yán)重威脅到設(shè)備的安全可靠運(yùn)行如圖1。將間隔轉(zhuǎn)檢修檢查連接部位，接觸部位變紅，套管導(dǎo)電壓接部位變色，局部氧化發(fā)黑。測(cè)量接觸電阻，直阻為179微歐。當(dāng)時(shí)環(huán)境溫度正常，也未發(fā)生過(guò)負(fù)荷及短路故障，因此判斷觸頭接觸電阻大是造成過(guò)熱的主要原因。

圖1 351-5刀閘與套管連接處過(guò)熱圖

打開(kāi)套管連接部位，清理表面氧化層，用酒精清洗掉觸頭表面其余的臟污和氧化層弧痕，打磨平整光潔、露出銀氧化物面后，在接觸部位均勻涂抹適量的導(dǎo)電膏適當(dāng)緊固定位螺栓，增大有效接觸面。復(fù)測(cè)接觸電阻值小于40μΩ。

經(jīng)過(guò)一段時(shí)間運(yùn)行，2011年1月5日，35kV車(chē)北線351-5刀閘與穿墻套管連接處又發(fā)生過(guò)熱現(xiàn)象。

2005年-2010年導(dǎo)桿連接方式套管缺陷共發(fā)生37次，通過(guò)對(duì)以上缺陷分析，過(guò)熱缺陷占缺陷總數(shù)的89.2%，（如圖2.1所示）；為進(jìn)一步說(shuō)明問(wèn)題，調(diào)查了過(guò)熱缺陷發(fā)生部位，可以看到線夾連接處過(guò)熱占過(guò)熱缺陷總數(shù)的94%，（如圖2.2所示）是關(guān)鍵的因數(shù)！[2]

圖2 導(dǎo)桿連接方式穿墻套管缺陷統(tǒng)計(jì)

2.原因分析

根據(jù)對(duì)同一間隔（定縣302、325）設(shè)備在兩年內(nèi)經(jīng)不同水平人員檢修后連續(xù)發(fā)生過(guò)熱缺陷分析，此類(lèi)設(shè)備缺陷的發(fā)生并不是操作人員技術(shù)水平低造成、檢修工藝規(guī)程不詳細(xì)、接觸面涂抹導(dǎo)電膏、設(shè)備處于重度污染區(qū)、用電量增長(zhǎng)快等原因所致。

通過(guò)對(duì)套管接觸方式分析（如圖3所示），可以看出電氣觸頭過(guò)熱的主要原因是由于普通螺栓緊固的電氣觸頭不滿足電的特殊性，從而使它所連接的電氣觸頭易發(fā)生過(guò)熱問(wèn)題。

圖3 導(dǎo)桿連接方式套管與普通穿墻套管

導(dǎo)電螺母為紫銅制成（如圖3.2所示），材質(zhì)較軟，不能擰到足夠力矩，否則會(huì)損傷螺紋造成脫扣。同時(shí)導(dǎo)電面只依靠一條鎖緊螺母（如圖3.2所示）提供接觸壓力，運(yùn)行一段時(shí)間后受熱脹冷縮力容易松脫。

根據(jù)對(duì)上述問(wèn)題的分析，得出以下三點(diǎn)結(jié)論：

(1)電氣觸頭的有效載流截面積是基礎(chǔ)，即有足夠壓力作用下電氣觸頭的接觸面積。電氣觸頭的接觸電阻與截面積成反比。

(2)電氣觸頭的接觸壓力是關(guān)鍵。電氣觸頭表面不是絕對(duì)平整，從微觀角度看仍然是凹凸不平的，要保證凹凸面有效接觸，接觸面必須有足夠壓力，否則，因?yàn)橛行лd流截面積減小，而導(dǎo)致接觸電阻增加。

(3)電氣觸頭及緊固件材質(zhì)容易疲勞。運(yùn)行中觸頭長(zhǎng)期受熱，電氣觸頭和緊固件的機(jī)械強(qiáng)度會(huì)逐漸減弱，使電氣觸頭松動(dòng)變形，從而導(dǎo)致接觸電阻增大。[3]

根據(jù)上述分析，可以判斷導(dǎo)桿連接方式套管接觸部分過(guò)熱與運(yùn)行無(wú)關(guān)，主要是設(shè)計(jì)和制造上的原因，其中設(shè)計(jì)又是首要因素。

3.解決方案

對(duì)導(dǎo)桿連接方式的穿墻套管觸頭過(guò)熱的主要原因進(jìn)行分析后，我們采取了如下處理措施：[4]

3.1 改進(jìn)鋁排與線夾的連接方式

為了改進(jìn)原有觸頭的連接方式，解決接觸面積小、接觸電阻大的問(wèn)題，我們?cè)O(shè)計(jì)了一種新的線夾，如圖4。80×80mm矩形接觸面使線夾與鋁排有足夠接觸面積，同時(shí)增大引流能力，通過(guò)預(yù)留四顆螺孔，可以壓接四條螺絲，使接觸壓力均勻，同時(shí)滿足省電力公司反措要求。鋁排與線夾采用壓接的方式連接，壓接后鋁絞線和鋁夾件融合為一體，它們之問(wèn)的銜接更為緊密，并且增大了鋁排與線夾的接觸面積，使其導(dǎo)電性更好、更可靠。我們對(duì)壓接后的鋁排與線夾進(jìn)行了接觸電阻測(cè)量，最高接觸電阻為15μΩ，遠(yuǎn)小于規(guī)程規(guī)定的l00μΩ。[2]

圖4 80*80矩形接觸面的線夾

3.2 確定接觸面線夾后部與導(dǎo)電螺桿連接結(jié)構(gòu)

線夾與導(dǎo)電螺桿連接結(jié)構(gòu)的配合間隙過(guò)大，影響導(dǎo)電的良好性，降低運(yùn)行可靠性。采用類(lèi)似螺紋管式線夾，線夾尾部帶有螺紋能旋入導(dǎo)電螺桿實(shí)現(xiàn)導(dǎo)電。這種結(jié)構(gòu)缺點(diǎn)：對(duì)螺紋孔徑要求嚴(yán)格，需要額外鎖緊。優(yōu)點(diǎn)：不需要對(duì)套管進(jìn)行復(fù)雜加工，同時(shí)能保證足夠的接觸壓力?；趯?duì)線夾前部、后部結(jié)構(gòu)的綜合考慮，最終確定線夾結(jié)構(gòu)（如圖6所示）。線夾后部為帶有螺紋的銅導(dǎo)電管結(jié)構(gòu)，通過(guò)兩顆鎖緊螺絲鎖緊并導(dǎo)電。線夾前部為紫銅結(jié)構(gòu)引線線夾，上面有四個(gè)眼距30m的螺孔，可以通過(guò)M12的螺絲與母排引線連接。

圖6 帶有螺紋的銅導(dǎo)電管結(jié)構(gòu)的線夾

我們對(duì)壓接后的鋁絞線和特制鋁夾件進(jìn)行了接觸電阻測(cè)量，最高接觸電阻為20μΩ，遠(yuǎn)小于規(guī)程規(guī)定的l00μΩ。[5]

4.試驗(yàn)及實(shí)際運(yùn)行情況

4.1 試驗(yàn)分析

我們對(duì)螺紋銅導(dǎo)電管結(jié)構(gòu)線夾與普通螺栓緊固的電氣觸頭作了溫升對(duì)比試驗(yàn)，用相同規(guī)格的螺紋銅導(dǎo)電管結(jié)構(gòu)線夾與普通螺栓連接的鋁排制作的兩個(gè)電氣觸頭分別放在統(tǒng)一裝置中（如圖7所示），環(huán)境溫度和散熱條件相同，分別通過(guò)相同電流和時(shí)間，對(duì)比電氣觸頭的運(yùn)行情況。

表1 螺紋銅導(dǎo)電管結(jié)構(gòu)線夾與普通螺栓緊固的電氣觸頭溫升試驗(yàn)結(jié)果（A螺紋銅導(dǎo)電管結(jié)構(gòu)線夾，B普通螺栓緊固電氣觸頭）

圖7 接觸觸頭溫升試驗(yàn)

試驗(yàn)表明（如表1所示），螺紋銅導(dǎo)電管結(jié)構(gòu)線夾比普通螺栓緊固的觸頭溫升比率要小。

4.2 運(yùn)行效果

該螺紋銅導(dǎo)電管結(jié)構(gòu)線夾已在保定供電公司使用兩年多，主要應(yīng)用于原來(lái)用普通螺栓緊固經(jīng)常出現(xiàn)過(guò)熱問(wèn)題，而多次處理尚未解決的電氣觸頭，該結(jié)構(gòu)線夾使用后，三年以來(lái)再無(wú)出現(xiàn)一例過(guò)熱問(wèn)題，為公司創(chuàng)造了客觀的經(jīng)濟(jì)效益

4.3 經(jīng)濟(jì)、社會(huì)效益

如表2所示，螺紋銅導(dǎo)電管結(jié)構(gòu)線夾使用，使導(dǎo)桿連接方式穿墻套管缺陷發(fā)生率的大大降低，提高了設(shè)備運(yùn)行可靠性，確保了電網(wǎng)安全，并且對(duì)周邊地區(qū)的有序用電、客戶滿意情況、經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展等都產(chǎn)生了無(wú)形效益。[2]表2所示是對(duì)比更換套管和更換線夾費(fèi)用的對(duì)比。

5.結(jié)束語(yǔ)

螺紋銅導(dǎo)電管結(jié)構(gòu)的線夾試驗(yàn)測(cè)試和長(zhǎng)時(shí)間的實(shí)際運(yùn)行表明，使用帶有螺紋管式結(jié)構(gòu)線夾能有效避免普通螺栓緊固電氣觸頭出現(xiàn)的過(guò)熱問(wèn)題，從根本上解決或降低過(guò)熱缺陷發(fā)生率，對(duì)保障用電高峰期電網(wǎng)安全有著重要作用。

表2 更換套管和更換線夾費(fèi)用對(duì)比

[1]年泓昌.低壓開(kāi)關(guān)觸頭過(guò)熱原因分析及防治措施[J].電工技術(shù),2012.

[2]保定供電公司檢修試驗(yàn)工區(qū)變電檢修三班,降低導(dǎo)桿連接方式套管缺陷發(fā)生率[Z].保定供電公司創(chuàng)新成果,2011.

[3]任雪蓮,任義.解決電器觸頭過(guò)熱問(wèn)題的實(shí)用新型緊固件[J].電工技術(shù),2006.

[4]呂念明，220kV變電站隔離開(kāi)關(guān)靜觸頭過(guò)熱原因分祈及解決方案[J].電工技術(shù),2006.

[5]電氣裝置安裝工程母線裝置施工及驗(yàn)收規(guī)范[S].中華人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn).