浅析35kV配电网铜铝过渡线夹断裂原因与改进措施

崔安原

（枣庄矿业(集团)有限责任公司供电工程处，山东 枣庄 277000）

铜铝过渡线夹是一种用于连接铜导线和铝导线的夹具。由于铜和铝2种导线材质的导电性能不同，因此，在电力传输和配电系统中，经常需要将通过铜铝过渡线夹将铜导线和铝导线两者连接起来。由于电缆终端塔等输电设备长期暴露于户外，铜铝过渡线夹时刻面临着运行环境的严峻考验。如果在35kV配电网中，铜铝过渡线夹忽然出现断裂问题，就会在某一地区内造成大面积的停电，对人们的生活与生产造成严重的负面影响，故此，围绕35kV配电网铜铝过渡线夹断裂原因，制定可行性高、针对性强的改进措施，具有十分重要的现实意义。

1 35kV配电网铜铝过渡线夹断裂原因

根据电网运行经验，铜铝过渡线夹发生断裂是致使配电网故障的重要原因。为了能从根本上改善铜铝线夹过渡处断裂情况，必须对产生断裂的原因开展全方面、多维度的探索与分析，就目前而言，常见断裂原因有以下几种。

1.1 化学活性差异

在铜铝过渡线夹里，因为铝与铜间存有明显的化学活性差异，因此如果接触面因为空气中的二氧化碳、水分以及其他杂质的作用产生电解液的时候，会出现以铜为正极、铝为负极的电池，从而让铝线端出现电化学腐蚀，从而增大连接处接触电阻，在电阻达到临界点时，铜铝接头焊接面处就会出现断裂的现象。

1.2 膨胀系数差异

由于铝与铜的化学性质原因，其膨胀系数迥然不同，铜的热膨胀系数比铝小36%左右，如果接头处出现发热的现象，那么铜线端材质会受到一定挤压，同时，此类挤压在冷却过后无法进行完全复原。故此，35kV电网在长时期的运行后，受到反复挤压会导致接触面出现一定的间隙，对接触面积造成一定影响，增大接触电阻，进一步加快氧化速度，从而降低接头强度，最终导致线夹断裂问题。

1.3 施工工艺问题

一些铜铝过渡线夹因受到安装位置的限制，须要有一定的角度进行维持，但值得重视的是，目前现有的线夹种类，大多为平板线夹，在投运后，铜铝焊接面因为长期受力的影响，极易出现焊接面断裂的问题。同时，部分施工人员往往采用将钢材料固定完毕后，再开展铝线压接的工艺，在此过程中，会出现一定的外力，导致铜铝链接部分的焊面产生空隙，在运行过程中，由于长时期的外力牵引问题，致使铜铝焊面部分出现裂纹，进而导致线夹断裂。

1.4 产品质量问题

目前，在日常工作中，部分焊工虽然具有专业证书，但是专业能力相对较差，不具备焊接铜铝过渡线夹的专业能力。这就导致了一些铜铝过渡线夹的铜铝过渡处并未采用正确的焊接方式，或焊接水平差，铜铝接触面积相对小，并存有接触面未焊满、未焊透、虚焊等问题，导致铜铝接触面结合力在遇到受力或发热状况的时候很容易发生断裂的现象。此外，制造设备线夹的原材料铝或铜纯度不达标，在35kV电网运行的过程中，会对铜铝过渡线夹的导电能力和材料强度造成严重的负面影响。如果铜铝线夹的杂质分布于焊接界面处，那么其往往会起到裂纹源的作用，在一些外部因素的作用下，在焊缝当中会逐步出现裂纹，并最终导致焊缝断裂的问题出现。

1.5 设备选型不对

一些铜铝过渡线夹缺乏通用性，部分铜铝过渡线夹使用非标物资，这就导致了频繁出现由于线夹钻孔较小无法使用，必须进行二次钻孔的状况。但二次钻孔会对线夹造成一定的伤害，对铜铝结合处密实度造成负面影响，引起线夹断裂。

1.6 运行巡视不到位

任何事故的出现都不是短时间造成的，而是从量变到质变，从渐变到突变的过程，如果不进行控制，就会蔓延为严重的断裂事故。在断裂事故发生前，往往会出现应力集中、发热的情况，但是因为部分线夹处于穿墙导管的位置，故此运行维护人员缺乏重视，最终酿成断裂事件。

2 35kV配电网铜铝过渡线夹的改进方案

围绕上文中对35kV配电网铜铝过渡线夹断裂因素的研究与分析，本文将从下述4个方面针对铜铝过渡线夹开展改进，并提出相应的改进方案如图1所示。

图1 改进后铜铝过渡线夹示意图

2.1 增大铜铝结合面积

正如前文所述，铜铝结合面积的大小与铜铝过渡是否会产生断裂密切相关。如图1所示，在本方案中，铜铝过渡线夹的过渡面应当位于连接板处，从厚度上分可以将连接板分为两部分，下部分为铝材质、上部分为铜材质，通过铜铝结合的方式，可以使整个连接板的结合面面积更大，提高铜铝过渡线夹的稳定性，减少出现断裂的概率。

2.2 选择合理的焊接方式

在对铜铝结合处进行焊接作业的时候，边缘处相对较为容易，但是结合面的中间部位却很难焊实。具体地说，因为上述线夹的铜铝结合面积相对较大，故此，其中间部位极易出现虚焊问题。为了保证焊接质量，施工人员可以采用激光焊方式进行作业。激光焊（Laser welding）的能源为以聚焦的激光束，在激光束对焊件进行轰击的时候，往往会产生大量热量，焊工再通过该利用热量进行焊接作业。因为激光具有聚焦、折射的光学性质，因此，激光焊与可达性很差的部位与微型部件的焊接具有天然的契合性。所以，利用激光焊可以将铝制连接板和铜制连接板两者紧密地链接在一起，同时，铜铝接触面积大，接触电阻小，保障了铜铝过渡线夹的可靠性，减少发生断裂的可能。此外，在进行焊接前，有关工作人员应当检查焊工的特种作业证件，并且对其技能进行细致的考察，如果对方能够满足本单位的需求，再允许其进行施工作业。

2.3 提升线夹通用性，减少二次加工

连接板上设有圆孔与长孔，其尺寸大小根据常用开关桩头上孔径大小进行设置。圆孔、长孔的双孔组合有效增加了线夹的通用性，从而使线夹能够和型号不同的开关桩头进行连接。同时铝制线夹的下线爪与上线爪内侧设置和铝导线形状相适应的内衬部能够使线爪可以紧密地将铝导线抓实，提高接触面积，减少接触电阻，该方式普遍适用于横截面积在70～240mm2以内的铝导线。

2.4 采用无溶剂绝缘防腐防水涂料，减少电化学腐蚀

空气蕴含的二氧化碳、水分以及其他颗粒杂质是致使铜铝过渡线夹出现电化学腐蚀的主要因素。如果能够把外界环境和线夹隔绝能够行之有效地减少电化学腐蚀问题，提升线夹使用寿命。3M 525BG无溶剂绝缘防腐防水涂料具有固化方便、收缩性强、防水能力优异的特征，如果能够在铜铝结合面处，利用无溶剂绝缘防腐防水涂料进行包裹，那么便能够行之有效地对空气中的杂物进行隔绝，为线夹过渡处运行环境提供保障，提升线夹的可靠性。涂抹无溶剂绝缘防腐防水涂料后接入点如图2所示。

图2 涂抹无溶剂绝缘防腐防水涂料后接点

3 铜铝过渡线夹断裂防范措施

在通过方案改善铜铝过渡线夹断裂问题的同时，35kV电网的维护人员还应当注重铜铝过渡线夹的防范工作，进一步地避免出现线夹断裂的问题。

3.1 严控质量关

电网在购入铜铝过渡线夹的时候，应当向供应商索要相关资格证书，并且对铜铝过渡线夹进行抽查，检查其焊接工艺与材料纯度，只有在具备证书，并且抽查合格的前提下，才能将这批铜铝过渡电夹投入日常使用中。如果并未达到本单位标准，应当及时与供货商进行沟通，提交书面申请，进行退货处理，确保设备能够无隐患投运，为电网的稳定运行提供保障。

3.2 积极采用新技术

35kV电网的管理部门应当积极采用先进的技术手段，对铜铝过渡线夹进行管理。例如，管理部门可以采用红外测温等方式，对铜铝过渡线夹的运行状态进行事实监控，如果铜铝过渡线夹出现断裂问题，则可以及时地为管理人员进行示警，做到问题早发现早处理。与此同时，如果铜铝过渡线夹在运行过程中出现断裂问题，管理部门可以围绕现场情况与自身工作经验，全面分析其出现的原因，并且将其录入相关的信息资料库中，为之后可能出现的维修工作提供参考与帮助。

3.3 减少线夹过渡处的受力

运行人员在日常工作中，应当注重对于铜铝过渡线夹的巡视工作，如果在巡视过程中，出现了线夹有受机械力或者严重风摆的问题，那么则应当在第一时间拍摄相关视频证据，为相关领导做出详细报告，避免问题的进一步扩大化。此外，在操作隔离开关相关设备时，应关注与旋转设备相关联的设备线夹是否存在扭动的现象，若是发生扭动的情况，也应当及时上报给相关领导部门。在对地线进行接挂的时候，不应当用力过猛，这一方式会使线夹受到一定的损伤，而应选择型号适当的接地线，并且根据相关操作标准开展悬挂作业，减少经常悬挂接地线部分的铜铝过渡线夹造成损伤。

4 结语

总而言之，对于正在运行的35kV配电网而言，铜铝过渡线夹的断裂是引起系统故障的常见因素。由此可见，铜铝过渡线夹对整个电力系统运行的安全性、稳定性有较大的影响。铜铝过渡线夹之所以会发生断裂，是因为多种因素的协同作用结果，需要对其原因进行全方位、多维度的研究与分析，并且围绕不同的成因提出可行性高、针对性强的改进策略。在本文的研究中，细致地分析了容易造成铜铝过渡线夹断裂的6个因素，并围绕着上述因素，指出4种优化策略，并提供了1种铜铝过渡线夹的具体实施方案。该方案围绕焊接方法优化、运营环境改善、工艺设计改进等方式，有效地提升了35kV配电网铜铝过渡线夹的稳定程度，降低发生断裂的可能，从根本上为35kV配电网的运行安全提供保障，具有十分优异的实际应用价值。