一起铜铝过渡设备线夹断裂事件分析

吴万利 张浩

【摘要】铜铝过渡型设备线夹在运行时较易在铜铝过渡连接处发生断裂事故。而设备线夹发生断裂会造成较为严重的电网事故，甚至是大面积停电事故。但在电力生产中，其往往因各种原因被忽视，造成了重大安全隐患。本文以禹州市供电公司110KV鸿畅变电站110东表刀闸电压互感器侧铜铝过渡设备线夹在一次降雨过程中发生断裂，致使该铜铝过渡设备线夹处放电发红隐患为例。分析并总结了设备线夹在选型及运行维护过程中存在的一些问题，并提出改进措施。

【关键词】铜铝过渡;设备线夹;断裂;预防措施

一、前言

铜铝直接连接会产生电化学反应，在潮湿的空气下铝材会迅速老化腐蚀，增大接触电阻，严重者甚至烧毁接头。故在变电设备间铜的连接点均采用铜材料连接，铝的连接点均采用铝材料连接。对铜铝接点之间要使用铜铝过渡型设备线夹连接。因目前电力系统大量使用的是采用闪光焊、摩擦焊等技术焊接在一起的铜铝过渡型设备线夹，在运行时较易在铜铝过渡连接处发生断裂事故。而设备线夹发生断裂会造成较为严重的电网事故，甚至是大面积停电事故，在电力生产中是一个很容易被忽视的重大安全隐患。110KV鸿畅变电站的设备线夹在运行中，巡视发现110东表刀闸电压互感器侧铜铝过渡设备线夹在一次降雨过程中发生断裂，致使该铜铝过渡设备线夹处放电发红隐患，给电网安全运行埋下安全隐患。因此该起事件具有典型意义，本文将对其断裂的原因进行分析，并结合禹州市电网的现状提出几点改进意见。

二、事件经过

2014年7月18日天气炎热，气温高达37度，傍晚乌云密布狂风暴雨侵袭了该变电站区域;21点钟左右，运行人员在巡视到110千伏东表设备时，发现连接鸿110东表刀闸B相与鸿110东表PT引流线的铜铝过渡设备线夹处有一个烟头大小的红点并伴有“吱吱”放电声。用强光灯照射铜铝过渡设备线夹铜铝焊接处有明显的放电痕迹;用红外线测温仪测量该点温度41度。这时运行人员立即汇报值班调度及有关领导;调度随即下令将该设备停止运行，转为检修状态。在操作该隔离开关过程中鸿110东表引流线的铜铝过渡设备线夹完全断裂伴有“异常的响声”。

为了尽快的消除缺陷，该公司检修工区立即组织人员进行抢修，将断裂的设备线夹更换为采用钎焊工艺的新型铜铝过渡线夹，避免过渡接口应力集中的缺陷，彻底杜绝线夹断裂现象。

三、线夹断裂原因分析

抢修工作完成后，在该公司组织的分析会上，针对鸿110东表引流线的铜铝过渡设备线夹“放电痕迹”、“断裂痕迹”、巡视测温情况进行分析;经专业人员讨论后一致认为下面五方面原因导致了该事件的发生：

1.线夹选型不当

在现场检查发现，该断裂线夹连接的导线及穿墙套管导电铝排均属铝质，而此处却选用了SLG-II型铜铝过渡线夹，不符合电力系统相关规程的要求。而实践也证明，铜质和铝质材料直接接触时，在周围环境湿度较大时会形成电位差（相当于1.68V的原电池）。在原电池作用下，铝会很快的丧失电子而被腐蚀掉，从而使电气接头慢慢松软，增大接触面的接触电阻。长期运行会严重发热，而发热将使铝本身的塑性变形，进一步增大接触电阻。从而恶性循环，直到烧断接头。

2.线夹的质量问题

铜、铝的焊接性能较差，即便是同种材料焊接时也要采用相应的辅助方法才能获得较好的强度。而该线路穿墙套管与导线连接选用的SLG—III型设备线夹，是将铜板和铝板直接焊接在一起的过渡线夹。由于是异种金属焊接，不能使两种母材的接口在焊接时完全而充分的形成“熔池”，加之铝的熔点远远低于铜，其微观结构不均匀，有些裂纹或裂缝甚至肉眼即可辨识。接口的强度远远低于预期，使铜铝过渡处在设备线夹运行中易发生焊接部位断裂。

3.在运行中线夹易受力

因线夹本身就存在焊接缺陷，且检修人员在现场拆除故障设备时发现，旧线夹属竖直安装。该种安装方式增加了受风面积，在长期的风摆中使得线夹缺陷扩大。加之设备线夹在电场的交变电应力作用下使得焊接缺陷进一步扩大。种种原因造成了应力的集中，从而造成了线夹的疲劳断裂，为故障的发生埋下了隐患。此外，由于该设备线夹安装部位在穿墙套管处，停电检修时经常要在此处装设接地线，运行人员在装设接地线时多采用简单粗暴的拉拽法，也对线夹铜铝过渡部分造成了一定的伤害，如图2所示。

4.当地的气候因素

当地气候十分干燥，少雨多风，刮风时风力较大，线夹风摆情况严重。事件发生当晚，该地区少见的下起了大雨，周围空气湿润造成设备对地绝缘强度降低。穿墙套管表面发生沿面闪络，使得该线路设备线夹及穿墙套管导电铝排对地放电。在放电的过程中，产生了大量的热量，因铜与铝的热膨胀系数不一样，恶化接口的受力条件，使得本存在缺陷的设备线夹焊接部位所受应力进一步加大。加剧了线夹的缺陷，并发展为线夹铜铝过渡部位产生虚接，电阻急剧增高，在电流流过时严重发热，直到线夹烧毁。造成本已受伤的C相线夹断裂，线路缺相运行。

5.运行巡视不到位

任何事故的发生都是由潜伏隐患生成开始，由渐变到突变，由量变到质变的扩大发展过程，最终导致成为事故。该设备线夹的铜铝过渡部位出现断裂事件不是突然发生的，在事件出现以前应有发热、应力集中等缺陷，但因该线夹在进行穿墙套管位置，运行人员巡视设备时极易被忽视，未能及时发现缺陷最终导致安全事件。

四、应采取的防范措施

从以上的原因分析中可以得出结论，此次事故先是因设备线夹的错误选型埋下了隐患。然后由于铜铝过渡线夹的特殊性质，该局在运行维护的过程中未能充分认识到铜铝过渡线夹可能断裂及断裂后产生的后果，因此笔者认为应从以下几个方面防范此类事故再次发生的措施。

1.严把设计及验收初始关

在设备投运以前一定要严把设计验收的初始关，要严格审查线夹的选型是否符合要求。对于诸如此类选型不当的地方要及早提出整改，力求在设备投运以前解决。同时在验收时要重视穿墙套管及设备线夹等细小部位的验收。对于铜铝过渡线夹要重点检查铜铝过渡处有没有裂纹。

2.使用新型的铜铝过渡线夹

钎焊是将一薄铜片与全铝设备线夹经药物升温粘连，机械力压接后将铜片焊接在铝板上的一种加工方式。该方式工艺简单、质量可靠，受其他条件影响时不会出现断裂，是最保险的铜铝过渡设备线夹。在线夹易受机械力且必须使用铜铝过渡线夹的地方，可使用采取钎焊工艺的新型铜铝过渡线夹，从根本上解决铜铝过渡线夹易断裂的问题。但应注意的是，在施工时要按照正确的方法对其进行钻孔或冲孔。

3.减少线夹过渡处受力

运行人员要加强对设备线夹的巡视。在巡视过程中如发现某处线夹存在严重风摆或者受机械力的情况，要及时上报缺陷申请处理。同时在操作隔离开关等旋转设备时要注意与之连接的设备线夹是否会随之扭动。如果发现扭动，也应及时上报处理。在挂接地线时应注意不能用力过猛，使线夹受伤。应选择适当型号的接地线并按操作要求进行悬挂，以尽量减少对经常悬挂接地线部位铜铝过渡线夹的损伤。

五、结束语

根据禹州电网历年来的缺陷统计，自2012年至2013年因铜铝过渡设备线夹断裂造成的设备停电事故已发生了2起。设备线夹虽小，但其断裂将对电网的安全运行造成巨大影响。如不能及时治理，会严重影响到电网的供电可靠性。目前，全网各变电站内采用老式铜铝过渡线夹的地方还很多，在今后的检修工作中应予以高度重视，避免类似的事件再次发生。

参考文献

[1]国网公司安监部文件.江西南昌220kV昌东变电站母线失压事件通报.

[2]国家电力公司发输电运行部.电力工业技术监督标准汇编（金属监督）.