500kV线路出口耐张金具过热原因分析及处理论文_王治刚,贾辉,纪雄飞

摘 要：本文针对500kV线路出口门型构架出线在进行红外成像精细检查，发现线路悬式绝缘子端部四变二跨接线及耐张金具组件有过热点，通过分析耐张金具组件过热的现象及等效电路图分析，通过建模计算、实际测量参数、根本原因分析，制定相应防范措施。

关键词：耐张金具；跨接线；接触电阻；原因分析；腐蚀

1 引言

某电站正常运行情况下，线路出线显得尤为重要，若导线连接处跨接线出现接触电阻过大，引起耐张金具组件产生过热点现象，严重情况下出现熔化、断裂，会导致机组降负荷或解列停机。加强对设备红外成像精细检查更为重要，对耐张金具的设计、材质选择、试验及工艺要求更加严格，保证线路出线安全稳定运行。

2 变电站概述

某电站500kV变电站采用3/2接线方式，四台机组设五回出线，五回出线均采用四分裂钢芯铝绞线。变电站出线侧导线型号为二分裂钢芯铝绞线，经四变2金具连接，型号为JR-2/4-630/50-1440N，包含四分裂导线压线金具和跨接线，跨接线主要功能为将部分电流输送至上面两根导线，使线路四根导线电流均匀分布，设计导线载流量为4000A，每根跨接线载流量为1000A。500kV门型架构出线耐张金具主要由拉杆、调整板、固定螺栓以及均压屏蔽环等组成，作用主要承受拉应力。耐张金具拉杆、调整板、固定螺栓为钢制件经热镀锌处理，正常运行时不承担导流的作用。耐张金具、跨接线如图一所示。

图一 耐张金具、跨接线

3 事件

2019年4月19日，4台机组处于满功率运行状态，使用FLIR T630红外成像仪巡检对门型构架（标高28m）处出口耐张金具拉杆及固定螺栓时，发现某线路出线（电流450A）C相的跨接线处金具组件有一点最高温度为174℃，申请停电处理，停电后测试跨接线接触电阻为8.7MΩ，严重超标。

4 原因分析

4.1 跨接线铜材与铝材对比

跨接线材料通常有铜和铝两种。铜材的导电率高，20℃时的铝线电阻率为铜线的1.68倍；载流量相同时，铝线芯截面约为铜的1.5倍。采用铜线芯损耗比较低，铜材的机械性能优于铝材，延展性好，便于加工和安装。抗疲劳强度约为铝的1.7倍。

但铜导线与铝导线相接时会产生电化学腐蚀，且相互之间存在电位差约为1.7V，如果有水汽，便会电解使接触面逐渐腐蚀和氧化，导致接触不良、接触电阻增大，因此应采用铜铝过渡线夹、铜线搪锡等措施，以避免电化学腐蚀。

4.2耐张金具拉杆及固定螺栓过热等效电路图

耐张金具正常情况下应处于高电压但几乎无电流流过的状态，其电流仅仅为毫安级的绝缘子泄漏电流、电容电流和电晕杂散电流，耐张金具正常情况下无流过负荷电流，不会过热。跨接线导通电阻合格时等效电路图如图二所示，Z0为导线阻抗，Z1为耐张金具阻抗，电流沿套管侧双导线流入，经过四变二金具及跨接线，平均分配到四根导线流出，耐张金具无电流流过。

图二 跨接线导通电阻合格时等效电路图

现场检查某线路过热的三相共6根跨接线直流电阻均大于0.5MΩ，跨接线不导通时等效电路图如图三所示，Z0为导线阻抗，Z1为耐张金具阻抗。电流沿套管侧双导线流入，部分电流通过耐张金具导流至另外一根导线，其电流大小由耐张金具阻抗Z1与线路阻抗Z0共同决定，由于耐张金具阻抗较大，流过电流时会发热。耐张金具拉杆及固定螺栓过热原因为跨接线直阻大，部分电流通过耐张金具拉杆、调整板及固定螺栓流出，引起发热。

图三 跨接线不导通时等效电路图

4.3跨接线直阻大原因分析

跨接线端子材质为铝，中间为铜线，无铜铝过渡连接，压接工艺不满足母线与母线搭接，铜与铝的搭接面，铜导体应搪锡；室外应采用铜铝过渡板，铜端应搪锡。【1】接续金具与导线、地线的连接处应避免两种不同金属间产生的双金属腐蚀。【2】

为了更好的分析，将拆除6根跨接线进行直流电阻测量，将每相分为左右两个标记，直阻测量如图四所示，结果上段（上侧铝端子与铜线导通）直阻较小基本一致，下段（下侧铝端子与铜线）直阻大。

图四 各跨接线直流电阻

将跨接线直阻值最大的C相右侧实物纵向切开5段，发现铜线芯与铝表面发生腐蚀，使用万用表测量各段铜线与铝之间不导通，5段实物及测量各段直流电阻如图五所示。

图五 5段实物及测量各段直流电阻

跨接线直阻大原因：压接工艺不满足要求，铜铝直接搭接，当铜铝压接面有缝隙时，盐分及潮气容易进入，会加剧电化学腐蚀。

4.4 仿真分析及温升计算

利用回路电阻测试仪监测其导线线夹螺栓松动时接触电阻，进行模拟测试。结果表明，接触面良好时，接触阻抗为0.25mΩ；接触不良时，接触电阻介于0.5 ~ 5mΩ。测量设计通流的耐张连接金具在绷紧状态下整体阻抗约为3 ~ 10mΩ。

利用电路分析软件仿真分析，四分裂导线交流阻抗取0.274Ω/km,耐张段之间导线长度约为100m,负荷电流1000A。在一定范围内设定金具、接触面电阻进行仿真分析【3】。结果如表所示。

由表可知，在导线与引线线夹发生接触不良时，接触电阻增大，引线与导线连接处流过的负荷电流虽略减少，但因电阻增大较多，导致电流热效应将增大并伴随温升；同时因为温度的升高，铝的电阻率进步升高，使接触电阻增大，加剧电流热效应，最终导致出现高温烧伤导线。各金具连接部位接触面很小及双联绝缘子连接角铁螺栓松动、接触不好等原因，造成电阻较大的金具流过数十安培电流时，可致金具发热。可采用牛顿热公式计算：P=KTAT，P为总散热功率，KT为综合散热系数，T为发热体温升，A为有效散热面积。经计算，在接触电阻达到毫欧量级时，接触面较小的情况下，较低的热功率就可使接触面温度升高。结果表明电流值能导致金属接触面不良时过热。

5 结论

1、采用跨接线材质使用相同铜材质制做，将其接触面采用镀银工艺。

2、跨接线安装前做弯曲、拉伸机械试验和电阻、温升电气试验，所有测试均优值才能使用。

3、定期测量跨接线及各接触面电阻值是非常重要的手段，可直接判断其是否接触良好。

4、定期使用红外线成像测温是检查潜在隐患的必要手断，但要注意其使用红外成像正确性，提高效率、准确性、数值明感性。

参考文献：

【1】 《电气装置安装工程 母线装置施工及验收规范》 GB50149-2010 3.1.8

【2】 《接续金具》 DL/T 758-2009 4.5

【3】朱义东，500kV变电站出口耐张金具过热原因分析 东北电力技术，2015，24（2）：42-46

作者简介：

王治刚（1978-），男，本科，工程师，主要从事电气设备维护管理工作。

论文作者:王治刚,贾辉,纪雄飞

论文发表刊物:《电力设备》2020年第1期

论文发表时间:2020/4/22

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