500kV輸電線路引流板故障發(fā)熱問(wèn)題探析

高文煥（廣東電網(wǎng)有限責(zé)任公司江門供電局，廣東 江門 529000）

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500kV輸電線路引流板故障發(fā)熱問(wèn)題探析

高文煥
（廣東電網(wǎng)有限責(zé)任公司江門供電局，廣東 江門 529000）

摘 要：2014年11月～12月省公司對(duì)江門供電局管轄的500kV輸電線路開(kāi)展直升飛機(jī)巡視測(cè)溫工作，其中在32條500kV輸電線路19416個(gè)引流板測(cè)溫中發(fā)現(xiàn)一般熱缺陷15處，重大熱缺陷3處。輸電線路引流板發(fā)熱嚴(yán)重影響了電網(wǎng)供電的質(zhì)量，并且在大負(fù)荷單回路供電情況下還特別容易出現(xiàn)燒跳弓斷線的電網(wǎng)事故，造成重大的經(jīng)濟(jì)損失。因此，對(duì)500kV輸電線路的引流板故障發(fā)熱問(wèn)題進(jìn)行研究勢(shì)在必行。基于此，本文將對(duì)500kV輸電線路引流板故障發(fā)熱問(wèn)題進(jìn)行深入的分析和研究，并通過(guò)實(shí)驗(yàn)來(lái)分析引流板故障發(fā)熱問(wèn)題產(chǎn)生的原因，針對(duì)這些問(wèn)題提出幾點(diǎn)科學(xué)的解決措施，希望可以為有關(guān)單位解決引流板故障發(fā)熱問(wèn)題提供一些參考和建議。

關(guān)鍵詞：500kV輸電線路；引流板；故障；發(fā)熱問(wèn)題；解決措施

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和現(xiàn)代化建設(shè)水平的不斷提高，珠三角地區(qū)對(duì)電力的需求量日益增多，依賴性也不斷增強(qiáng)，從而對(duì)電網(wǎng)供電的穩(wěn)定性和可靠性提出了更高的要求，從而使電力單位面臨著嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。500kV輸電線路是整個(gè)電網(wǎng)的重要組成部分，其運(yùn)行質(zhì)量直接影響到整個(gè)電力系統(tǒng)運(yùn)行的質(zhì)量，因此，保證500kV輸電線路運(yùn)行的可靠性和穩(wěn)定性至關(guān)重要。但是，由于500kV輸電線路容易受到外界惡劣自然環(huán)境因素的影響，導(dǎo)致容易出現(xiàn)引流板故障發(fā)熱問(wèn)題，另外，再加上500kV輸電線路需要承擔(dān)的負(fù)荷不斷增加，使輸電線路存在嚴(yán)重的熱損壞安全隱患。在這種情況下，500kV輸電線路引流板故障發(fā)熱問(wèn)題成為一個(gè)重要的研究方向，如何解決引流板發(fā)熱問(wèn)題，已經(jīng)成為電力行業(yè)面臨的重要問(wèn)題。因此，本文對(duì)這一課題的研究具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

圖1　接觸面的微觀形式圖

一、電接觸和接觸電阻有關(guān)問(wèn)題分析

電接觸包括點(diǎn)接觸、線接觸和面接觸三種重要的接觸形式，研究的機(jī)械現(xiàn)象主要包括以下三種：一是固態(tài)導(dǎo)體和固態(tài)導(dǎo)體接觸過(guò)渡區(qū)中的機(jī)械現(xiàn)象，二是固態(tài)導(dǎo)體和液態(tài)導(dǎo)體接觸過(guò)渡區(qū)中的機(jī)械現(xiàn)象，三是固態(tài)導(dǎo)體、液態(tài)導(dǎo)體和等離子體接觸過(guò)渡區(qū)中的機(jī)械現(xiàn)象。在各種接觸形式當(dāng)中，接觸點(diǎn)的數(shù)目體現(xiàn)了接觸形式對(duì)接觸電阻的影響。如點(diǎn)接觸的接觸點(diǎn)數(shù)量最少，而接觸電阻最大，面接觸的接觸點(diǎn)數(shù)量最多，而接觸電阻最小，線接觸的接觸點(diǎn)和接觸電阻都位于點(diǎn)接觸和面接觸之間。輸電線路引流板接觸區(qū)域?qū)儆诿娼佑|，在顯微鏡下它的接觸表面是凹凸不平的，具有較強(qiáng)的承壓能力，即使存在較大的壓力作用到接觸表面，也只有少數(shù)的點(diǎn)發(fā)生實(shí)際的接觸，而這些點(diǎn)就需要承擔(dān)全部的壓力，并由這些點(diǎn)形成的接觸面成為電流唯一的導(dǎo)通通道。在實(shí)際的接觸中，一般都是將發(fā)生機(jī)械接觸的斑點(diǎn)面稱為接觸斑點(diǎn)，而實(shí)際傳導(dǎo)電流更小的面稱為導(dǎo)電斑點(diǎn)，這樣做的主要目的就是為了區(qū)分實(shí)際接觸點(diǎn)當(dāng)中是否導(dǎo)電。對(duì)于輸電線路引流板來(lái)說(shuō)，影響接觸電阻的主要因素包括接觸表面的材料、接觸面積以及接觸壓力等。由圖1我們可以比較形象的了解電流線收縮與接觸斑點(diǎn)的情況，在接觸面上，只有少數(shù)一些峰點(diǎn)發(fā)生了實(shí)際的接觸，而其它大部分都是空隙，在電流線通過(guò)導(dǎo)電斑點(diǎn)附近時(shí)，會(huì)出現(xiàn)收縮的情況，這時(shí)候電流通過(guò)的路徑就會(huì)延長(zhǎng)，進(jìn)而使有效導(dǎo)電的面積減少，產(chǎn)生收縮電阻。目前，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展和進(jìn)步，線路運(yùn)維人員通過(guò)對(duì)發(fā)熱接頭線路停電檢查維修發(fā)現(xiàn)：多數(shù)線路過(guò)熱現(xiàn)象的出現(xiàn)都是由于引流板接觸不良導(dǎo)致的，下面本文還會(huì)對(duì)此進(jìn)行詳細(xì)的分析。

二、大電流試驗(yàn)下耐張線夾受熱情況分析

（一）試驗(yàn)方案設(shè)計(jì)

本次試驗(yàn)是先制作一個(gè)NY-630/45型耐張線夾樣品，并聯(lián)系試驗(yàn)研究所對(duì)樣品通過(guò)升流器來(lái)模擬帶負(fù)荷運(yùn)行500kV輸電線路中耐張線夾實(shí)際的狀況進(jìn)行試驗(yàn)。為了研究引流板發(fā)熱變化的情況，我們主要設(shè)置了兩種調(diào)節(jié)措施，即引流板螺栓緊固情況和電流載荷變化情況。為了分析對(duì)應(yīng)電阻的變化情況，還需要利用紅外熱像儀來(lái)分析對(duì)應(yīng)熱流分布以及溫升，同時(shí)還需要利用回路電阻測(cè)試儀測(cè)量出樣品的接觸電阻值。由于耐張線夾的電阻大小對(duì)線路發(fā)熱的情況產(chǎn)生重要的影響，所以本次試驗(yàn)研究的重點(diǎn)是引流板螺栓緊固力、接觸電阻、電流和溫度之間的變化關(guān)系。

（二）試驗(yàn)數(shù)據(jù)和現(xiàn)象分析

在所有的試驗(yàn)設(shè)備準(zhǔn)備妥當(dāng)之后，需要使用大功率升流器對(duì)耐張線夾進(jìn)行通電，電流值由200A升至最大1000A，然后利用紅外熱像儀對(duì)溫度變化情況進(jìn)行拍攝和記錄，接著通過(guò)力距扳手調(diào)節(jié)引流板出螺栓的松緊度，然后觀察在不同的松緊度情況下引流板的發(fā)熱狀況。另外，在試驗(yàn)中還需要利用回路電阻測(cè)試儀直接測(cè)出引流板的電阻值，分析耐張線夾樣品的發(fā)熱情況。具體的實(shí)驗(yàn)情況見(jiàn)表1。通過(guò)表1我們可以看出，在螺栓緊固力不同而電流相同的情況下，引流板的溫度與螺栓緊固力成反比的，出現(xiàn)這種情況的主要原因就是隨著接觸壓力的不斷增加，引流板的接觸面形態(tài)就會(huì)發(fā)生變化，出現(xiàn)壓縮變形的情況，致使導(dǎo)電斑點(diǎn)的數(shù)量不斷增加，從而導(dǎo)致接觸電阻減小，引流板出的溫度下降。在螺栓緊固力相同而電流值不同的情況下，引流板處的溫度呈現(xiàn)不斷增加的趨勢(shì)，這就很好的說(shuō)明了引流板發(fā)熱的一個(gè)重要因素就是接觸電阻。在本次研究當(dāng)中，我們還發(fā)現(xiàn)引流管、耐張線夾出現(xiàn)了發(fā)熱情況嚴(yán)重的現(xiàn)象，造成這種情況的主要原因是由于工藝問(wèn)題而導(dǎo)致耐張線夾和導(dǎo)線在壓接的過(guò)程中出現(xiàn)電阻過(guò)大的情況，如果情況嚴(yán)重就會(huì)導(dǎo)致線路熱損壞，關(guān)于這一點(diǎn)，施工人員在進(jìn)行裝配和更換的過(guò)程中需要特別注意，以減少不必要的事故和損失。

表1　不同條件下引流板處的溫度值

三、試驗(yàn)結(jié)果分析

（一）500kV輸電線路引流板故障發(fā)熱問(wèn)題產(chǎn)生的主要原因

經(jīng)過(guò)本文的研究發(fā)現(xiàn)，除了接觸電阻外，500kV輸電線路出現(xiàn)引流板故障發(fā)熱問(wèn)題的主要原因是引流板處耐張線夾螺栓出現(xiàn)松動(dòng)，導(dǎo)致引流部件連接不良。在引流部件連接不良的情況下，如果線路的負(fù)荷增大，則會(huì)導(dǎo)致不良連接處的溫度快速升高，并產(chǎn)生惡性循環(huán)，導(dǎo)致線夾的缺陷更加嚴(yán)重，最終出現(xiàn)熱損壞的情況。而造成引流部件連接不良的主要原因包括三個(gè)方面：一是線路運(yùn)行的時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，并且在外界環(huán)境因素的長(zhǎng)期影響下，導(dǎo)致引流板和耐張線夾之間的螺栓出現(xiàn)松動(dòng)。二是由于500kV輸電線路的耐張線夾長(zhǎng)期處于室外比較惡劣的環(huán)境當(dāng)中，導(dǎo)致連接金屬接觸面出現(xiàn)氧化情況，導(dǎo)致接觸電阻增大，發(fā)熱量增多，從而產(chǎn)生故障。另外，氧化情況造成的引流部位溫度升高，還會(huì)進(jìn)一步加劇金屬部件的氧化程度，產(chǎn)生惡性循環(huán)，提高線路發(fā)熱問(wèn)題出現(xiàn)的機(jī)率。三是在對(duì)這些相關(guān)的部件進(jìn)行安裝的過(guò)程中施工不規(guī)范，不符合相關(guān)的施工要求以及施工工藝要求。例如，沒(méi)有對(duì)連接部件表面的雜物、紙張等進(jìn)行清理、在對(duì)連接件進(jìn)行施工和檢修的過(guò)程中沒(méi)有安裝彈簧墊圈、使用其他型號(hào)材料代替等，這些情況都會(huì)導(dǎo)致接觸面積減少，電阻增加，最終導(dǎo)致出現(xiàn)發(fā)熱故障。

（二）結(jié)果分析以及解決故障的措施

1 通過(guò)本文的研究得出如下結(jié)論：減少發(fā)熱功率是有效解決引流板發(fā)熱問(wèn)題的主要手段，而要想減少發(fā)熱功率就需要減小電流的強(qiáng)度或者是降低接觸電阻，在實(shí)際的輸電線路中，在不影響供電的前提下主要是通過(guò)降低接觸電阻，降低接觸電阻主要采用以下幾個(gè)方面的措施：一是增大引流板接觸面的接觸面積，在接觸面涂抹導(dǎo)電膏，防止引流板接產(chǎn)生氧化膜而增大線夾的接觸電阻。二是需要對(duì)線夾進(jìn)行定期的測(cè)溫以及利用停電機(jī)會(huì)對(duì)線路引流板螺栓的緊固程度進(jìn)行檢查，確保螺栓始終處于良好的接觸狀態(tài)，以提高輸電線路運(yùn)行的安全性。

2 對(duì)耐張線夾的結(jié)構(gòu)和材料進(jìn)行優(yōu)化。首先，為了減少發(fā)熱的情況，可以增加引流板的接觸面積，并且盡量提高引流板接觸面的平整度。其次，利用性能更優(yōu)的原材料來(lái)制作耐張線夾。有研究發(fā)現(xiàn)，在金屬鋁當(dāng)中添加鋯、鈦、釩等金屬可以有效地提高金屬鋁的耐熱性，進(jìn)而提高負(fù)荷能力，減少故障發(fā)生的機(jī)率。

3 根據(jù)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，為了有效的解決發(fā)熱故障，使引流板的溫度降低，可以對(duì)故障引流部件進(jìn)行電流的分流，設(shè)置一些輔助引流線。

四、實(shí)際應(yīng)用

2015年1月～09月江門供電局輸電管理所利用停電機(jī)會(huì)分別對(duì)500kV順江甲線、陽(yáng)五甲線、峰香甲線、鼓峰甲線、襟桂甲線等10條輸電線路的發(fā)熱引流板進(jìn)行打磨、拋光、重新緊固，有效減少了線路引流板的接觸電阻。而不能停電線線路也通過(guò)輸電管理所技術(shù)專家組發(fā)明工具——“絕緣梅花扳手”進(jìn)行帶電收緊引流板螺栓。通過(guò)在線路復(fù)電后重新測(cè)量其發(fā)熱情況，發(fā)現(xiàn)上述線路熱缺陷已全部消除，線路恢復(fù)到正常的運(yùn)行狀態(tài)。

結(jié)語(yǔ)

總而言之，在500kV輸電線路負(fù)荷不斷增加的今天，為了更好的滿足人們對(duì)供電可靠性和穩(wěn)定性的要求，電力企業(yè)一定要對(duì)500kV輸電線路引流板故障發(fā)熱問(wèn)題進(jìn)行深入的研究和分析，正確分析造成這種故障的原因，并有針對(duì)性的提出有效的解決措施，只有這樣才能解決500kV輸電線路引流板故障發(fā)熱問(wèn)題，防止500kV輸電線路出現(xiàn)熱損壞情況，提高供電的質(zhì)量，減少不必要的損失，促進(jìn)電力事業(yè)更快更好的發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

[1]張華杰，朱丹，曾東，等.500kV線路桿塔引流板帶電消缺安全校核[J].電氣技術(shù)，2013（02）：86-90.

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