何明霞 孔耕牛 李曉艷 吳亞運 周 瑞

（中國能源建設(shè)集團南京線路器材有限公司，江蘇南京211500）

0 引言

隨著我國供電能力的不斷提升，1 000 kV特高壓變電站的建設(shè)越來越多，大截面導線雙導設(shè)備線夾SSY-1600K的應(yīng)用越來越普遍，按傳統(tǒng)設(shè)備線夾形式和規(guī)范生產(chǎn)的產(chǎn)品，在使用過程中存在斷裂和開裂現(xiàn)象，這給變電站的正常運行埋下了隱患。

1 問題分析

設(shè)備線夾用于母線引下線與電氣設(shè)備的出線端子連接以及電氣設(shè)備之間連接。設(shè)備線夾由緊固絞線部分和電氣設(shè)備連接部分組成，其連接方式一般分為螺栓型結(jié)構(gòu)和壓縮型結(jié)構(gòu)[1-2]。對于大截面導線，因為過流要求高，一般采用壓縮型結(jié)構(gòu)。壓縮型設(shè)備線夾管形結(jié)構(gòu)和端子板之間的接合處是一個薄弱部位，這個部位在加工過程中常會形成缺陷，在使用過程中容易發(fā)生失效，進而危及設(shè)備安全[3]。

長期以來，SSY-1600K雙導設(shè)備線夾本體引流管與引流板連接部位截面形狀為圓形，這種結(jié)構(gòu)比表面積小，散熱性能差，鑄造過程中補縮差，易產(chǎn)生縮孔、縮松等缺陷。內(nèi)部缺陷的存在一方面可能會因為滲水引起線夾爆裂，另一方面由于減小了過流截面，容易使線夾產(chǎn)熱量增大，導致線夾燒毀，造成安全事故。

為改善上述存在的問題，提高產(chǎn)品質(zhì)量，為變電站的運行提供可靠保障，我司對1600K雙導設(shè)備線夾結(jié)構(gòu)進行了優(yōu)化。

2 結(jié)構(gòu)改進

2.1 圖紙設(shè)計改進

在1 000 kV特高壓變電站中，1600K雙導設(shè)備線夾的分裂間距一般為400 mm和600 mm，我們選擇分裂間距為400 mm的雙導設(shè)備線夾進行研究。根據(jù)對線夾斷裂和開裂相關(guān)文章的分析研究[3-5]，擬將設(shè)備線夾本體引流管與引流板連接部位截面形狀由圓形改為橢圓形，如圖1所示（上部焊接部分鋁型材管省略）。

圖1 SSY-1600K/400圖紙改進

從圖1（a）可見改進前的設(shè)備線夾管形結(jié)構(gòu)和端子板之間的接合處為φ76的圓形結(jié)構(gòu)，從圖1（b）可見改進后的設(shè)備線夾管形結(jié)構(gòu)和端子板之間的接合處為長軸為76，短軸為50的橢圓形結(jié)構(gòu)。改進后的結(jié)構(gòu)在滿足1600K載流量的基礎(chǔ)上大大減小了連接處的厚度，使得散熱快，鋁液流動性好，補縮效果好。

2.2 實物分析

通過對設(shè)備線夾管形結(jié)構(gòu)和端子板之間接合處結(jié)構(gòu)的改進，在理論上，鑄造性能可以提高。下面按圖紙進行生產(chǎn)驗證。

圖2為優(yōu)化前后SSY-1600K/400實物圖片。

圖2 優(yōu)化前后SSY-1600K/400實物圖片

圖2 （a）和（c）為改進前SSY-1600K/400實物正面和側(cè)面圖片，可以看出改進前端子板與引流管連接部分為圓形結(jié)構(gòu)；圖2（b）和（d）為改進后SSY-1600K/400實物正面和側(cè)面圖片，可以看出改進后端子板與引流管連接部分為橢圓形結(jié)構(gòu)。

3 試驗分析

3.1 光譜分析試驗

采用瑞士ARL公司ARL3460光電直讀光譜儀對兩種試樣進行材質(zhì)分析，結(jié)果如表1所示（表中的技術(shù)要求值為GB/T 1173—2013對成分的要求）。我司生產(chǎn)的雙導設(shè)備線夾材料為鋁合金鑄件，材料代號為ZAl102，化學成分按GB/T 1173—2013《鑄造鋁合金》[6]標準執(zhí)行。

表1 測試樣品光譜分析結(jié)果（質(zhì)量分數(shù)：%）

從分析結(jié)果可見，我司所生產(chǎn)的兩種設(shè)備線夾成分符合GB/T 1173—2013中對ZAl102的成分要求。

3.2 無損檢測

采用XRS-3耐張線夾和接續(xù)管壓接質(zhì)量檢測儀對鑄造出的兩種形式的線夾進行X射線無損檢測，分別對端子板和兩側(cè)引流管連接部分的拐彎處、澆帽口處和中間部位進行檢測。通過檢測發(fā)現(xiàn)，改進前產(chǎn)品缺陷明顯，在左側(cè)拐彎處和中間部位存在較大范圍鑄造缺陷；而改進后各部分均沒有明顯的鑄造缺陷。

3.3 線夾缺陷截面

為了更直觀地觀察產(chǎn)品缺陷，對X射線檢測出的可能存在缺陷的位置進行切割，切割后的圖片如圖3所示。

圖3 產(chǎn)品優(yōu)化前后切割圖片

從圖3（a）和（b）可見改進前產(chǎn)品的確存在較大面積的鑄造缺陷，而從圖3（c）和（d）可見改進后產(chǎn)品的鑄造質(zhì)量得到明顯改善。這主要是由于改進后的SSY-1600K前端子板與引流管連接部分為橢圓形結(jié)構(gòu)，厚度由原來的76 mm減為50 mm，較大程度地減小了鑄件厚度，使得散熱快，鋁液流動性好，補縮效果好，明顯改善了產(chǎn)品的鑄造質(zhì)量。

4 結(jié)語

本文介紹了大截面導線1600K用雙導設(shè)備線夾端子板與引流管連接部分結(jié)構(gòu)的改進。通過對改進前后產(chǎn)品鑄造缺陷的分析，得出改進后產(chǎn)品缺陷明顯減少，產(chǎn)品質(zhì)量大幅提高，為變電站的運行提供了可靠保障。