110～500kV高壓輸電線路架空導線耐張壓接管壓接尺寸與機械荷載驗證

何旭巖，姜 勇，蔣興森

（1.國網浙江省電力有限公司金華供電公司，金華 321001；2.金華送變電工程有限公司，金華 321001）

在110～500kV 高壓輸電線路中，架空導線具有重要作用，輸電線路項目中利用電力金具壓接進行架空導線連接，為規(guī)避高壓輸電線路出現(xiàn)斷線、掉線等運行事故，應進一步驗證導線壓接尺寸與機械荷載；在高壓輸電線路工程中，LGJ-240 及以上型號的鋼芯鋁絞線和金具通常采取耐張線夾進行受力連接。為保證高壓輸電線路標準化壓接，要求耐張壓接管握力必須超過導線、地線95%的破斷力。基于110～500kV高壓輸電線路建設項目中出現(xiàn)問題，進一步分析研究壓接管尺寸、綜合破斷力以及機械荷載。

1 鋼芯鋁絞線鋁鋼截面比值和破斷力關系

高壓輸電線路中，應用較為廣泛的86 型鋼芯鋁絞線型號共有54 種，鋼鋁截面具備9 種，分別是58%、20%、13%、16%、5%、23%、7%。以往的74型鋼芯鋁絞線共具備3 種結構，包括輕型LGJQ 鋼鋁絞線、普通LGJ 鋼鋁絞線以及加強型LGJJ 鋼鋁絞線，3 種鋼鋁絞線的截面分別是12.45%、18.88%、22.7%。以上就是高壓輸電線路中最常使用的12種鋼鋁絞線。鋼鋁絞線的綜合破斷力是建立在鋼芯與鋁股的基礎上，詳細參數如表1所示[1]。

表1 83型鋼芯鋁絞線參數測算Tab.1 Parameter measurement and calculation of 83 type steel core aluminum stranded wire

表1選取83型鋼鋁絞線進行對照，根據表中數據可知，LGJ-95/55導線的截面比是58%，此導線能夠承受計算破斷力的最大值約為18%，但是鋼芯承受的所有破斷力約為82%；LGJ-400/20 導線的截面比是5%，此導線能夠承受計算破斷力的最大值約為73%，但是鋼芯承受的所有破斷力約為27%。由此可知，鋼芯鋁絞線自身所具備的鋼鋁截面的差異，胡導致鋁股及鋼芯能夠承受的拉力也具有一定差異。當前高壓輸電線路中應用較多的普通型鋼芯鋁絞線應分擔超過60%的架空導線破斷力，才能改變對鋼芯承擔大部分架空導線破斷力的不恰當認知[2]。

2 耐張壓接管壓接尺寸不達標問題及原因

新建成的110～500kV 高壓變電所開口通過設置新型雙回路線路，線路材料主要采取2×LGJ-400/35普通型鋼芯鋁絞線。耐張鋼錨在沖鋒式線夾的基礎上，具備雙凹槽，每個凹槽的大小為3cm，標準規(guī)定凹槽中的鋁管必壓區(qū)的尺寸必須超過6cm，即測量凹槽到鋼管處的長度為3cm，400/35型號耐張鋼錨中鋼管的總長度達到14.2cm。完成耐張鋼錨與鋁管的壓接后，鋼管U型環(huán)與鋁管頂部之間的距離為8.2cm。

在新建的高壓線路中，一共存在13 基耐張塔、312 個耐張壓接管。對高壓線路進行竣工驗收檢驗，檢驗出53 只不達標的壓接管，占所有檢驗壓接管數量的17%。耐張接管中的鋁管壓痕與鋼錨U型環(huán)之間的距離為16.2cm。其中?？孔蟮匿X管段壓接為7.2cm，這表示鋼芯接管（沒有被壓）的鋁管過壓為1.2cm，靠右的鋼管長度為9cm，這表示鋼錨段上至少存在0.8cm的鋁管欠壓[3]。

耐張接管中U 型環(huán)與鋁管壓痕之間的距離是11cm，從表面上可以觀察到鋼錨段中鋁管液壓超過6cm，但尚未達成標準長度14.2cm，即耐張接管錨頭中凹槽沒有和鋁管相壓接，這說明6cm鋁管壓接段都落在了光鋼錨段中。同時，檢測出的不達標耐張壓接管大部分都存在1或2個沒有壓接的凹槽。

此外，存在少數耐張壓接管的不壓區(qū)存在業(yè)界尺寸不一致的想象，產生這一問題的主要原因在于當前架空導線的施工過程多采取高空平衡掛線的手段，就是當架空導線松弛到一定狀態(tài)后，壓接工作人員就在耐張塔額鋼絲繩上展開壓接工作，由于懸空的作業(yè)環(huán)境不具備良好的穩(wěn)定性，導致耐張壓接管的壓接尺寸存在一定偏差，但監(jiān)管人員也無法在高空環(huán)境中進行密切的監(jiān)督，增加了隱蔽項目施工質量的不可靠性[4]。

3 耐張接管壓接尺寸與機械荷載試驗

3.1 耐張管壓接尺寸試驗

基于高壓輸電線路檢驗出的不達標耐張壓接管壓接尺寸，分別將其數據進行復制，并與達標鋁管展開對比研究，檢驗分析結果如表2所示，括號內數值表示壓接端痕與U型環(huán)之間的長度。

表2 達標與不達標耐張壓接管檢驗分析Tab.2 Inspection and analysis of tensile and crimping pipes that meet and fail to meet standards

結合表2信息可知，架空導線鋼芯不壓接，鋁管在鋼管上的壓接長度為6cm，耐張壓接管對于架空導線破斷力，僅能分擔16.4%；鋁管在鋼管上進行壓接的長度為6cm，同時壓接處存在1 個凹槽，此時，耐張壓接管能夠承擔65.8%的架空導線破斷力。

當架空導線鋼芯壓接發(fā)到標準要求，且鋁管壓接長度達到了6cm的標準長度，但是鋁管沒有將2個凹槽進行壓接，此時，耐張接壓管對于破斷力的承受水平為70.05%；當架空導線鋼芯不壓接，且鋁管在鋼管上的壓接長度達到6cm并壓住2個凹槽時，耐張接壓管對于破斷力的承受水平達到了85.1%。

由此可得，必須保證鋁管的壓接尺寸達到標準長度與位置。按標準進行壓接、超過標準的試驗管雖然檢測結果為合格，但是在過壓環(huán)境下，凹槽處的鋁管會出現(xiàn)剪切損傷，并在較長使用周期中，使耐張鋁管受到振動波、交變力等方面的影響，進而加重耐張導線損傷處的荷載。因此。有必要嚴格控制不壓區(qū)，避免出現(xiàn)過壓的情況，保障架空導線的安全性運行[5]。

3.2 耐張壓接管荷載拉力試驗

鋼芯鋁絞線屬于加強型導線，為強化導線的安全性、長效性運行，需要對導線及其相應配套設施進行分析，保證導線在高壓輸電線路的實際應用過程中具有良好的荷載、抗磨損、抗震動能力[6]。

架空導線開始建設之前，就需要對相關導線、液壓管、鋼膜等試件進行檢驗。導線的額定抗拉力在75.19kN。實驗第1 步是將導線拉至額定拉力的一半，即實驗導線拉力為37.595kN，保載時間為120s；第2步，將導線拉至額定拉力的95%，即實驗導線拉力為71.4305kN，保載時間為60s；第3步，將導向及耐張線夾的最大脫力與相應時間進行曲線繪制，基于拉力試驗，可得不同壓接尺寸的拉力水平，檢測結果如表3所示[7]。

表3 差異化壓接尺寸拉力檢測Tab.3 Differential crimp size pull test

由表3數據可知，當鋼芯插入0mm時，鋁膜承受力為46kN。當鋁膜只壓接鋁管防水膜時，鋼芯能夠承受47.5kN的拉力；當鋼芯插入45.61mm時，導線的實際拉力已不符合拉力需求；當鋼芯插入54.72mm時，導線的實際拉力符合標準需求；當鋼芯插入86.98mm時，導線在處于第二階段時出現(xiàn)斷裂，產生之一問題的主要原因在于：導線在壓接過程中，被鋸條將鋼芯損壞，但這一現(xiàn)象并不具備普遍性與代表性。導線的拉斷力是其鋼芯及鋁股拉斷力相加總和，盡管二者延伸率相差較大，但是，在多次試驗后，明確了這一理論的正確性。

圖1 導線拉力實驗檢測Fig.1 Test of wire tension

結合圖1信息可知，鋼芯與鋁膜所具備的拉斷力承受水平相差不大。因此，不管壓接鋼芯還是壓接鋁膜，都必須嚴格遵照標準進行操作，以此保證導線質量及拉斷力符合建設要求，能夠向高壓輸電線路提供良好、長效的壓接效果與機械負荷[8]。

圖2 鋼芯插入深度與拉力關系曲線圖Fig.2 The relationship between steel core insertion depth and tensile force

結合表3 與圖2 可知，當鋁管處于正常標準狀態(tài)下，鋼芯插入鋼錨的深度必須超過50mm，只有超過50mm，才能達到導線的拉力標準。插入深度一旦小于50mm，此導線將會判定為不合格導線，需要進行重新壓接。

4 類似事故產生原因及解決措施

4.1 故障發(fā)生背景

某電業(yè)局新進程的高壓輸電線路共出現(xiàn)3只耐張壓管鋼芯斷裂、鋼錨脫落的問題。在后續(xù)的事故檢查中發(fā)現(xiàn)，耐張壓接鋁管沒有嚴格根據標準進行壓接，在尺寸與凹槽處均出現(xiàn)問題，與上述竣工檢驗查出的壓接情況相似。

當導線處于覆冰、大風或者低溫等環(huán)境狀態(tài)時，其承受最大荷載張力，且超出導線的鋼芯破斷力，原本用來承受60%破斷力的界面沒有嚴格按照規(guī)定尺寸進行壓接，使導線出現(xiàn)鋼芯斷裂、鋼錨脫落或避雷線壓接管掉線等事故。

4.2 缺陷補救方案

4.2.1 補壓法

在實施補壓前，需要精準預判補壓長度及位置，避免無效補壓或補壓過長，影響外部鋁管過渡延長，從而使鋁管中的鋼芯出現(xiàn)斷裂現(xiàn)象。能夠應用補壓法的的情況有以下2種：①漏壓出現(xiàn)在鋼錨及鋁管壓接的范圍內，凹槽內漏壓或少壓，且該部分處于U形環(huán)側。進行補壓時，不會出現(xiàn)壓接管內部受力不均的問題；②漏壓問題出現(xiàn)在導線及鋁管的壓接范圍內，且漏壓或少壓部分處于鋁管上。在此情況下進行補壓則不會導致受力變化。進行補壓操作時，應要個按照標準進行壓接，保證補壓范圍小于沒有壓接鋁管上的10mm，否則將會增大壓接管內部的受力，降低耐張線夾的穩(wěn)定性與安全性。實施補壓法時，需要格外關注架空導線耐張線夾的作用，應通過卡線器及手扳葫蘆，放松耐張線夾，使其保持不受力狀態(tài)，從而展開補壓作業(yè)，避免施工過程中出現(xiàn)跑線問題，從而導致三跨事故[9]。

4.2.2 預絞絲接續(xù)條補強

通過檢測儀檢測出架空導線內部接續(xù)管中有壓接錯位或缺陷的時候，能夠利用預絞絲接續(xù)條補強進行修護。在使用預絞絲接續(xù)條補強之前，首先需要將導線表層的氧化膜清除掉；其次，將導電脂均勻涂抹至導線表層；最后，把預絞絲接續(xù)條以組為單位，緊密纏繞至接續(xù)管與導線上。

4.2.3 導線耐張備份線夾

當架空導線所用耐張線夾出現(xiàn)漏壓、欠壓的情況時，能夠通過使用導線耐張備份線夾進行替換。在纏繞備份線夾之前，首先，需要將導線表層的氧化膜進行清楚；其次，在導線上均勻涂抹導電脂；最后，把備份線夾纏繞至導線上。須注意，備份線夾和耐張金具之間的連接必須緊密可靠，不可過于松弛[10]。

5 結語

在高壓輸電線路架空導線建設項目中，必須嚴格按照壓接規(guī)程及驗收標準進行規(guī)范性施工、檢驗及測量，以此保證架空導線耐張接壓管壓接尺寸與機械荷載質量的正確性、有效性。施工及監(jiān)理單位應遵循SDJ226 規(guī)定，不能使壓接導線出現(xiàn)過壓、欠壓的問題。完成壓接后，需要對壓接尺寸展開重新測量，并在耐張壓接管上做出相應標記。結合實際情況，監(jiān)理人員需進一步強化地面施工質量，提高架空導線耐張壓接管的壓接質量，保障高壓輸電線路的穩(wěn)定運行。