500kV输电线路引流板故障发热问题探析

高文焕（广东电网有限责任公司江门供电局，广东 江门 529000）



500kV输电线路引流板故障发热问题探析

高文焕
（广东电网有限责任公司江门供电局，广东 江门 529000）

摘 要：2014年11月～12月省公司对江门供电局管辖的500kV输电线路开展直升飞机巡视测温工作，其中在32条500kV输电线路19416个引流板测温中发现一般热缺陷15处，重大热缺陷3处。输电线路引流板发热严重影响了电网供电的质量，并且在大负荷单回路供电情况下还特别容易出现烧跳弓断线的电网事故，造成重大的经济损失。因此，对500kV输电线路的引流板故障发热问题进行研究势在必行。基于此，本文将对500kV输电线路引流板故障发热问题进行深入的分析和研究，并通过实验来分析引流板故障发热问题产生的原因，针对这些问题提出几点科学的解决措施，希望可以为有关单位解决引流板故障发热问题提供一些参考和建议。

关键词：500kV输电线路；引流板；故障；发热问题；解决措施

随着社会经济的快速发展和现代化建设水平的不断提高，珠三角地区对电力的需求量日益增多，依赖性也不断增强，从而对电网供电的稳定性和可靠性提出了更高的要求，从而使电力单位面临着严峻的挑战。500kV输电线路是整个电网的重要组成部分，其运行质量直接影响到整个电力系统运行的质量，因此，保证500kV输电线路运行的可靠性和稳定性至关重要。但是，由于500kV输电线路容易受到外界恶劣自然环境因素的影响，导致容易出现引流板故障发热问题，另外，再加上500kV输电线路需要承担的负荷不断增加，使输电线路存在严重的热损坏安全隐患。在这种情况下，500kV输电线路引流板故障发热问题成为一个重要的研究方向，如何解决引流板发热问题，已经成为电力行业面临的重要问题。因此，本文对这一课题的研究具有重要的现实意义。

图1　接触面的微观形式图

一、电接触和接触电阻有关问题分析

电接触包括点接触、线接触和面接触三种重要的接触形式，研究的机械现象主要包括以下三种：一是固态导体和固态导体接触过渡区中的机械现象，二是固态导体和液态导体接触过渡区中的机械现象，三是固态导体、液态导体和等离子体接触过渡区中的机械现象。在各种接触形式当中，接触点的数目体现了接触形式对接触电阻的影响。如点接触的接触点数量最少，而接触电阻最大，面接触的接触点数量最多，而接触电阻最小，线接触的接触点和接触电阻都位于点接触和面接触之间。输电线路引流板接触区域属于面接触，在显微镜下它的接触表面是凹凸不平的，具有较强的承压能力，即使存在较大的压力作用到接触表面，也只有少数的点发生实际的接触，而这些点就需要承担全部的压力，并由这些点形成的接触面成为电流唯一的导通通道。在实际的接触中，一般都是将发生机械接触的斑点面称为接触斑点，而实际传导电流更小的面称为导电斑点，这样做的主要目的就是为了区分实际接触点当中是否导电。对于输电线路引流板来说，影响接触电阻的主要因素包括接触表面的材料、接触面积以及接触压力等。由图1我们可以比较形象的了解电流线收缩与接触斑点的情况，在接触面上，只有少数一些峰点发生了实际的接触，而其它大部分都是空隙，在电流线通过导电斑点附近时，会出现收缩的情况，这时候电流通过的路径就会延长，进而使有效导电的面积减少，产生收缩电阻。目前，随着科学技术的不断发展和进步，线路运维人员通过对发热接头线路停电检查维修发现：多数线路过热现象的出现都是由于引流板接触不良导致的，下面本文还会对此进行详细的分析。

二、大电流试验下耐张线夹受热情况分析

（一）试验方案设计

本次试验是先制作一个NY-630/45型耐张线夹样品，并联系试验研究所对样品通过升流器来模拟带负荷运行500kV输电线路中耐张线夹实际的状况进行试验。为了研究引流板发热变化的情况，我们主要设置了两种调节措施，即引流板螺栓紧固情况和电流载荷变化情况。为了分析对应电阻的变化情况，还需要利用红外热像仪来分析对应热流分布以及温升，同时还需要利用回路电阻测试仪测量出样品的接触电阻值。由于耐张线夹的电阻大小对线路发热的情况产生重要的影响，所以本次试验研究的重点是引流板螺栓紧固力、接触电阻、电流和温度之间的变化关系。

（二）试验数据和现象分析

在所有的试验设备准备妥当之后，需要使用大功率升流器对耐张线夹进行通电，电流值由200A升至最大1000A，然后利用红外热像仪对温度变化情况进行拍摄和记录，接着通过力距扳手调节引流板出螺栓的松紧度，然后观察在不同的松紧度情况下引流板的发热状况。另外，在试验中还需要利用回路电阻测试仪直接测出引流板的电阻值，分析耐张线夹样品的发热情况。具体的实验情况见表1。通过表1我们可以看出，在螺栓紧固力不同而电流相同的情况下，引流板的温度与螺栓紧固力成反比的，出现这种情况的主要原因就是随着接触压力的不断增加，引流板的接触面形态就会发生变化，出现压缩变形的情况，致使导电斑点的数量不断增加，从而导致接触电阻减小，引流板出的温度下降。在螺栓紧固力相同而电流值不同的情况下，引流板处的温度呈现不断增加的趋势，这就很好的说明了引流板发热的一个重要因素就是接触电阻。在本次研究当中，我们还发现引流管、耐张线夹出现了发热情况严重的现象，造成这种情况的主要原因是由于工艺问题而导致耐张线夹和导线在压接的过程中出现电阻过大的情况，如果情况严重就会导致线路热损坏，关于这一点，施工人员在进行装配和更换的过程中需要特别注意，以减少不必要的事故和损失。

表1　不同条件下引流板处的温度值

三、试验结果分析

（一）500kV输电线路引流板故障发热问题产生的主要原因

经过本文的研究发现，除了接触电阻外，500kV输电线路出现引流板故障发热问题的主要原因是引流板处耐张线夹螺栓出现松动，导致引流部件连接不良。在引流部件连接不良的情况下，如果线路的负荷增大，则会导致不良连接处的温度快速升高，并产生恶性循环，导致线夹的缺陷更加严重，最终出现热损坏的情况。而造成引流部件连接不良的主要原因包括三个方面：一是线路运行的时间过长，并且在外界环境因素的长期影响下，导致引流板和耐张线夹之间的螺栓出现松动。二是由于500kV输电线路的耐张线夹长期处于室外比较恶劣的环境当中，导致连接金属接触面出现氧化情况，导致接触电阻增大，发热量增多，从而产生故障。另外，氧化情况造成的引流部位温度升高，还会进一步加剧金属部件的氧化程度，产生恶性循环，提高线路发热问题出现的机率。三是在对这些相关的部件进行安装的过程中施工不规范，不符合相关的施工要求以及施工工艺要求。例如，没有对连接部件表面的杂物、纸张等进行清理、在对连接件进行施工和检修的过程中没有安装弹簧垫圈、使用其他型号材料代替等，这些情况都会导致接触面积减少，电阻增加，最终导致出现发热故障。

（二）结果分析以及解决故障的措施

1 通过本文的研究得出如下结论：减少发热功率是有效解决引流板发热问题的主要手段，而要想减少发热功率就需要减小电流的强度或者是降低接触电阻，在实际的输电线路中，在不影响供电的前提下主要是通过降低接触电阻，降低接触电阻主要采用以下几个方面的措施：一是增大引流板接触面的接触面积，在接触面涂抹导电膏，防止引流板接产生氧化膜而增大线夹的接触电阻。二是需要对线夹进行定期的测温以及利用停电机会对线路引流板螺栓的紧固程度进行检查，确保螺栓始终处于良好的接触状态，以提高输电线路运行的安全性。

2 对耐张线夹的结构和材料进行优化。首先，为了减少发热的情况，可以增加引流板的接触面积，并且尽量提高引流板接触面的平整度。其次，利用性能更优的原材料来制作耐张线夹。有研究发现，在金属铝当中添加锆、钛、钒等金属可以有效地提高金属铝的耐热性，进而提高负荷能力，减少故障发生的机率。

3 根据运行经验发现，为了有效的解决发热故障，使引流板的温度降低，可以对故障引流部件进行电流的分流，设置一些辅助引流线。

四、实际应用

2015年1月～09月江门供电局输电管理所利用停电机会分别对500kV顺江甲线、阳五甲线、峰香甲线、鼓峰甲线、襟桂甲线等10条输电线路的发热引流板进行打磨、抛光、重新紧固，有效减少了线路引流板的接触电阻。而不能停电线线路也通过输电管理所技术专家组发明工具——“绝缘梅花扳手”进行带电收紧引流板螺栓。通过在线路复电后重新测量其发热情况，发现上述线路热缺陷已全部消除，线路恢复到正常的运行状态。

结语

总而言之，在500kV输电线路负荷不断增加的今天，为了更好的满足人们对供电可靠性和稳定性的要求，电力企业一定要对500kV输电线路引流板故障发热问题进行深入的研究和分析，正确分析造成这种故障的原因，并有针对性的提出有效的解决措施，只有这样才能解决500kV输电线路引流板故障发热问题，防止500kV输电线路出现热损坏情况，提高供电的质量，减少不必要的损失，促进电力事业更快更好的发展。

参考文献

[1]张华杰，朱丹，曾东，等.500kV线路杆塔引流板带电消缺安全校核[J].电气技术，2013（02）：86-90.

中图分类号：TM726

文献标识码：A