吳萬利 張浩

【摘要】銅鋁過渡型設(shè)備線夾在運行時較易在銅鋁過渡連接處發(fā)生斷裂事故。而設(shè)備線夾發(fā)生斷裂會造成較為嚴重的電網(wǎng)事故，甚至是大面積停電事故。但在電力生產(chǎn)中，其往往因各種原因被忽視，造成了重大安全隱患。本文以禹州市供電公司110KV鴻暢變電站110東表刀閘電壓互感器側(cè)銅鋁過渡設(shè)備線夾在一次降雨過程中發(fā)生斷裂，致使該銅鋁過渡設(shè)備線夾處放電發(fā)紅隱患為例。分析并總結(jié)了設(shè)備線夾在選型及運行維護過程中存在的一些問題，并提出改進措施。

【關(guān)鍵詞】銅鋁過渡;設(shè)備線夾;斷裂;預(yù)防措施

一、前言

銅鋁直接連接會產(chǎn)生電化學(xué)反應(yīng)，在潮濕的空氣下鋁材會迅速老化腐蝕，增大接觸電阻，嚴重者甚至燒毀接頭。故在變電設(shè)備間銅的連接點均采用銅材料連接，鋁的連接點均采用鋁材料連接。對銅鋁接點之間要使用銅鋁過渡型設(shè)備線夾連接。因目前電力系統(tǒng)大量使用的是采用閃光焊、摩擦焊等技術(shù)焊接在一起的銅鋁過渡型設(shè)備線夾，在運行時較易在銅鋁過渡連接處發(fā)生斷裂事故。而設(shè)備線夾發(fā)生斷裂會造成較為嚴重的電網(wǎng)事故，甚至是大面積停電事故，在電力生產(chǎn)中是一個很容易被忽視的重大安全隱患。110KV鴻暢變電站的設(shè)備線夾在運行中，巡視發(fā)現(xiàn)110東表刀閘電壓互感器側(cè)銅鋁過渡設(shè)備線夾在一次降雨過程中發(fā)生斷裂，致使該銅鋁過渡設(shè)備線夾處放電發(fā)紅隱患，給電網(wǎng)安全運行埋下安全隱患。因此該起事件具有典型意義，本文將對其斷裂的原因進行分析，并結(jié)合禹州市電網(wǎng)的現(xiàn)狀提出幾點改進意見。

二、事件經(jīng)過

2014年7月18日天氣炎熱，氣溫高達37度，傍晚烏云密布狂風暴雨侵襲了該變電站區(qū)域;21點鐘左右，運行人員在巡視到110千伏東表設(shè)備時，發(fā)現(xiàn)連接鴻110東表刀閘B相與鴻110東表PT引流線的銅鋁過渡設(shè)備線夾處有一個煙頭大小的紅點并伴有“吱吱”放電聲。用強光燈照射銅鋁過渡設(shè)備線夾銅鋁焊接處有明顯的放電痕跡;用紅外線測溫儀測量該點溫度41度。這時運行人員立即匯報值班調(diào)度及有關(guān)領(lǐng)導(dǎo);調(diào)度隨即下令將該設(shè)備停止運行，轉(zhuǎn)為檢修狀態(tài)。在操作該隔離開關(guān)過程中鴻110東表引流線的銅鋁過渡設(shè)備線夾完全斷裂伴有“異常的響聲”。

為了盡快的消除缺陷，該公司檢修工區(qū)立即組織人員進行搶修，將斷裂的設(shè)備線夾更換為采用釬焊工藝的新型銅鋁過渡線夾，避免過渡接口應(yīng)力集中的缺陷，徹底杜絕線夾斷裂現(xiàn)象。

三、線夾斷裂原因分析

搶修工作完成后，在該公司組織的分析會上，針對鴻110東表引流線的銅鋁過渡設(shè)備線夾“放電痕跡”、“斷裂痕跡”、巡視測溫情況進行分析;經(jīng)專業(yè)人員討論后一致認為下面五方面原因?qū)е铝嗽撌录陌l(fā)生：

1.線夾選型不當

在現(xiàn)場檢查發(fā)現(xiàn)，該斷裂線夾連接的導(dǎo)線及穿墻套管導(dǎo)電鋁排均屬鋁質(zhì)，而此處卻選用了SLG-II型銅鋁過渡線夾，不符合電力系統(tǒng)相關(guān)規(guī)程的要求。而實踐也證明，銅質(zhì)和鋁質(zhì)材料直接接觸時，在周圍環(huán)境濕度較大時會形成電位差（相當于1.68V的原電池）。在原電池作用下，鋁會很快的喪失電子而被腐蝕掉，從而使電氣接頭慢慢松軟，增大接觸面的接觸電阻。長期運行會嚴重發(fā)熱，而發(fā)熱將使鋁本身的塑性變形，進一步增大接觸電阻。從而惡性循環(huán)，直到燒斷接頭。

2.線夾的質(zhì)量問題

銅、鋁的焊接性能較差，即便是同種材料焊接時也要采用相應(yīng)的輔助方法才能獲得較好的強度。而該線路穿墻套管與導(dǎo)線連接選用的SLG—III型設(shè)備線夾，是將銅板和鋁板直接焊接在一起的過渡線夾。由于是異種金屬焊接，不能使兩種母材的接口在焊接時完全而充分的形成“熔池”，加之鋁的熔點遠遠低于銅，其微觀結(jié)構(gòu)不均勻，有些裂紋或裂縫甚至肉眼即可辨識。接口的強度遠遠低于預(yù)期，使銅鋁過渡處在設(shè)備線夾運行中易發(fā)生焊接部位斷裂。

3.在運行中線夾易受力

因線夾本身就存在焊接缺陷，且檢修人員在現(xiàn)場拆除故障設(shè)備時發(fā)現(xiàn)，舊線夾屬豎直安裝。該種安裝方式增加了受風面積，在長期的風擺中使得線夾缺陷擴大。加之設(shè)備線夾在電場的交變電應(yīng)力作用下使得焊接缺陷進一步擴大。種種原因造成了應(yīng)力的集中，從而造成了線夾的疲勞斷裂，為故障的發(fā)生埋下了隱患。此外，由于該設(shè)備線夾安裝部位在穿墻套管處，停電檢修時經(jīng)常要在此處裝設(shè)接地線，運行人員在裝設(shè)接地線時多采用簡單粗暴的拉拽法，也對線夾銅鋁過渡部分造成了一定的傷害，如圖2所示。

4.當?shù)氐臍夂蛞蛩?/p>

當?shù)貧夂蚴指稍铮儆甓囡L，刮風時風力較大，線夾風擺情況嚴重。事件發(fā)生當晚，該地區(qū)少見的下起了大雨，周圍空氣濕潤造成設(shè)備對地絕緣強度降低。穿墻套管表面發(fā)生沿面閃絡(luò)，使得該線路設(shè)備線夾及穿墻套管導(dǎo)電鋁排對地放電。在放電的過程中，產(chǎn)生了大量的熱量，因銅與鋁的熱膨脹系數(shù)不一樣，惡化接口的受力條件，使得本存在缺陷的設(shè)備線夾焊接部位所受應(yīng)力進一步加大。加劇了線夾的缺陷，并發(fā)展為線夾銅鋁過渡部位產(chǎn)生虛接，電阻急劇增高，在電流流過時嚴重發(fā)熱，直到線夾燒毀。造成本已受傷的C相線夾斷裂，線路缺相運行。

5.運行巡視不到位

任何事故的發(fā)生都是由潛伏隱患生成開始，由漸變到突變，由量變到質(zhì)變的擴大發(fā)展過程，最終導(dǎo)致成為事故。該設(shè)備線夾的銅鋁過渡部位出現(xiàn)斷裂事件不是突然發(fā)生的，在事件出現(xiàn)以前應(yīng)有發(fā)熱、應(yīng)力集中等缺陷，但因該線夾在進行穿墻套管位置，運行人員巡視設(shè)備時極易被忽視，未能及時發(fā)現(xiàn)缺陷最終導(dǎo)致安全事件。

四、應(yīng)采取的防范措施

從以上的原因分析中可以得出結(jié)論，此次事故先是因設(shè)備線夾的錯誤選型埋下了隱患。然后由于銅鋁過渡線夾的特殊性質(zhì)，該局在運行維護的過程中未能充分認識到銅鋁過渡線夾可能斷裂及斷裂后產(chǎn)生的后果，因此筆者認為應(yīng)從以下幾個方面防范此類事故再次發(fā)生的措施。

1.嚴把設(shè)計及驗收初始關(guān)

在設(shè)備投運以前一定要嚴把設(shè)計驗收的初始關(guān)，要嚴格審查線夾的選型是否符合要求。對于諸如此類選型不當?shù)牡胤揭霸缣岢稣?，力求在設(shè)備投運以前解決。同時在驗收時要重視穿墻套管及設(shè)備線夾等細小部位的驗收。對于銅鋁過渡線夾要重點檢查銅鋁過渡處有沒有裂紋。

2.使用新型的銅鋁過渡線夾

釬焊是將一薄銅片與全鋁設(shè)備線夾經(jīng)藥物升溫粘連，機械力壓接后將銅片焊接在鋁板上的一種加工方式。該方式工藝簡單、質(zhì)量可靠，受其他條件影響時不會出現(xiàn)斷裂，是最保險的銅鋁過渡設(shè)備線夾。在線夾易受機械力且必須使用銅鋁過渡線夾的地方，可使用采取釬焊工藝的新型銅鋁過渡線夾，從根本上解決銅鋁過渡線夾易斷裂的問題。但應(yīng)注意的是，在施工時要按照正確的方法對其進行鉆孔或沖孔。

3.減少線夾過渡處受力

運行人員要加強對設(shè)備線夾的巡視。在巡視過程中如發(fā)現(xiàn)某處線夾存在嚴重風擺或者受機械力的情況，要及時上報缺陷申請?zhí)幚?。同時在操作隔離開關(guān)等旋轉(zhuǎn)設(shè)備時要注意與之連接的設(shè)備線夾是否會隨之扭動。如果發(fā)現(xiàn)扭動，也應(yīng)及時上報處理。在掛接地線時應(yīng)注意不能用力過猛，使線夾受傷。應(yīng)選擇適當型號的接地線并按操作要求進行懸掛，以盡量減少對經(jīng)常懸掛接地線部位銅鋁過渡線夾的損傷。

五、結(jié)束語

根據(jù)禹州電網(wǎng)歷年來的缺陷統(tǒng)計，自2012年至2013年因銅鋁過渡設(shè)備線夾斷裂造成的設(shè)備停電事故已發(fā)生了2起。設(shè)備線夾雖小，但其斷裂將對電網(wǎng)的安全運行造成巨大影響。如不能及時治理，會嚴重影響到電網(wǎng)的供電可靠性。目前，全網(wǎng)各變電站內(nèi)采用老式銅鋁過渡線夾的地方還很多，在今后的檢修工作中應(yīng)予以高度重視，避免類似的事件再次發(fā)生。

參考文獻

[1]國網(wǎng)公司安監(jiān)部文件.江西南昌220kV昌東變電站母線失壓事件通報.

[2]國家電力公司發(fā)輸電運行部.電力工業(yè)技術(shù)監(jiān)督標準匯編（金屬監(jiān)督）.