上海铁路局供电处 200071
摘 要：本文针对接触网供电线并沟线夹的应用情况，通过分析供电线并沟线夹发热烧熔故障，研究了螺栓型和H型并沟线夹的性能，提出了电气化铁路供电线并沟线夹选型的方案。
关键词：接触网供电线 并沟线夹 优化方案
牵引供电系统由主要由牵引变电所和接触网组成。牵引变电所馈出后通过供电线将电能输送给接触网，以供给沿线路行驶的电力机车和动车组，并沟线夹是目前应用广泛的电力接续金具，目的在于连接两根输电线路导线， 电流由一根导线流经线夹本体再流到另一根导线上使得电能传输得以继续。
1. 并沟线夹在牵引供电系统的应用
电力牵引供电系统普遍采用单支或双支供电线为接触网供电，计算截面为240mm2铝包钢芯铝绞线，取用最大张力2*10kN。并沟线夹主要在供电线耐张转角跳线处使用（如图1、图2），采用螺栓型铝质并沟线夹连接。并沟线夹结构简单，却是供电系统主导电回路关键导流部件，起着重要作用。其故障的发生，轻者会使接续电阻过高而在连接处产生大量热量，损失大量能源，重者会因起弧烧断导线而造成供电中断，打乱运输秩序。因此，可靠而性能优良的并沟线夹对输电线路的正常运行是极其重要的。
图5电联接引线散股 图6 并沟线夹固定螺栓、垫片烧损
（2）拆除并沟线夹后检查，电联接引线在并沟线夹内断股严重，螺杆垫片烧损严重，断股的电联接引线与并沟线夹本体烧熔（图7、图8）
图7并沟线夹烧损图片 图8 电联接引线烧损照片
2.2 原因分析
在设备运行中， 并沟线夹因接触电阻将不断增大，接触电阻的增大使得线夹温度进一步上升；接续点温度升高，金属材料在高内应力作用下，会加剧材料的松弛过程，导致并沟线夹紧固力矩不断下降。同时，并沟线夹弹簧垫圈、垫片塑性变形严重，导致下降的接触压力无法得到补偿；接触表面的铝氧化膜将随温度升高而不断加厚，使得电流密度增大，局部温度升高，蠕变现象更为严重；随着实际电接触面积的不断减少，产生熔焊烧结现象；某些部位由于膜层较厚， 因微动而产生了瞬断现象，引起线夹熔断并沟线夹和导线。
3.并沟线夹选型优化方案
3.1 并沟线夹的基本要求
根据国标GB2314《电力金具通用技术条件》和电力行标DL/T765.1《架空配电线路金具技术条件》的规定，非承力型并沟线夹对导线的握力不得小于导线计算拉断力的 10%，导电能力不得低于被接触导线的电阻，同时为了保证稳定性和可靠性，对通流后的电阻变化指标作了明确的要求，满足这些要求，可以保证线路在正常运行或过载甚至发生短路时，并沟线夹不先于导线发生故障，确保线路的安全和可靠。目前采用的并沟线夹类型主要有螺栓型、楔形和H型并沟线夹。
3.2螺栓型并沟线夹的特点
螺栓式并沟线夹采用板-板式结构、铝合金材料制造（图9），依靠螺栓的紧固压力将被接续导线固定在上下带有槽形的夹板中完成连接，再通过平垫片和弹簧垫圈传递，向接续导线提供比较均匀和恒定的压力作用，安装后可拆卸，为保证线夹对导线有足够而均匀的压力，牵引供电系统并沟线夹一般采用三螺栓结构，同时安装中要求紧固各螺栓时用力均匀。螺栓式并沟线夹对导线的握力约为导线计算拉断力的10%-20%。
图9 螺栓型并沟线夹
3.3 H型并沟线夹的特点
H型并沟线夹（图10）属于压缩式结构，纯铝或铝合金材料，安装后无法拆卸。该线夹因线夹断面类似于字母H而得名。借助专用液压钳，可将线夹与被接续的两根导线压成一整体。压接后接触部位呈椭圆柱形，外形比较紧凑，其压缩过程受液压钳输出压力控制，人为影响较小。H型并沟线夹与导线接续时，因环向受力，线夹内壁的铝产生塑性变形，嵌入导线外层的绞制空隙中，有效接触面较大。H型并沟线夹对导线的握力约为导线计算拉断力的40%-65%。
3.4.2 设计结构
螺栓型的并沟线夹连接导线，不易控制扳手的紧固力矩大小，容易导致接触电阻的异常。同时，螺栓型并沟线夹由多项零件组合而成，线夹与线索的公差配合，品质控制等因素，均可能导致电气和机械特性的问题和故障发生。H型压接套管为一体成型的设计，在结构上和应用上提升了线夹的质量及稳定性。
3.4.3 热膨胀及收缩
螺栓型并沟线夹采用铝材质，以铸钢的螺栓做夹接施压， 因钢螺栓的膨胀系数（0.105×10-4～0.1l×10-4/℃）和铝导线的膨胀系数 ( 0. 27 ×10-4)不同， 在外界应用环境下 ，温度的冷热变化，造成螺栓压力松弛， 使电阻增加；H型线夹，其成份和铝导线近似，热胀冷缩同步，在不同的环境温度下，仍可获得稳定的电气特性。
3.4.1导线蠕动
铝绞线或铜绞线的蠕动性， 在压接时绞线变形 ，在压接后因风力造成的导线摆动，绞线各股蠕动，使得夹接型线夹的压力变小，电阻增加，导致发热烧断的事故发生。H型压接套管可以防止导线的蠕动，提高了接头的电气和机械性能。
3.4.3 零件的腐蚀
在户外环境中， 零件的腐蚀是造成电力线路故障的重要因素。零件内部含有杂质、孔隙和各零件间的空隙，在户外雨雪和酸碱的环境中， 极易产生腐蚀、 穿孔腐蚀和由于间隙的酸碱浓度差产生的电位腐蚀。此腐蚀效应， 严重影响电力线路的耐久性和安全性 。螺栓型线夹，因在材料成份和强度要求间需做取舍，本体的耐腐蚀性较差。而 H型压接套管为一体成形， 就不存在零件腐蚀的问题。
4 结语
随着我国电气化铁路的不断发展，高速铁路等大量建成，对供电可靠性的要求越来越高，接触网供电线作为主导电路，采用质量可靠、性能优异，符合电气化铁路供电技术要求的H型线夹并沟线夹对提高供电可靠性，保证运输畅通有着积极的作用。
参考文献：
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[3] 李瑞，杨卫民，俞成彪，余虹云.电力线路并沟线夹可靠性分析. 《浙江电力》，2005.3
作者简介：
陈云川，1983年12月，男，汉，浙江杭州，工程师，学士，从事电气化铁路接触网运行与维护工作。
论文作者:陈云川
论文发表刊物:《电力技术》2016年第3期
论文发表时间:2016/7/14
标签：导线论文; 螺栓论文; 电线论文; 电阻论文; 电气化铁路论文; 供电系统论文; 零件论文; 《电力技术》2016年第3期论文;