耐張引流發(fā)熱的分析與處理

郭曉飛 李擁春 趙元林

（河南省電力公司平頂山供電公司，河南 平頂山 467000）

1 引言

本文通過對耐張引流發(fā)熱原因及機理的分析，采用整套導線分流器，利用輸電線路帶電作業(yè)的優(yōu)勢資源，將整套導線分流器帶電安裝在耐張桿塔引流發(fā)熱部位，以實現(xiàn)發(fā)熱部位的溫度在安全范圍以內(nèi)，減少因發(fā)熱造成線路被迫停運，避免安全供電與供電可靠性之間的矛盾，同時也為解決輸電線路不影響電能輸送提供了方便可行的方案。

2 耐張桿塔導線引流發(fā)熱的具體形式

輸電線路耐張桿塔導線引流發(fā)熱的部位通常有：連接引流的并溝線夾、采用螺栓連接的耐張線夾、耐張引流線本體發(fā)熱。

文中使用的測溫儀器主要是紅外測溫儀。根據(jù)《帶電設(shè)備紅外診斷技術(shù)應(yīng)用導則》（DL/T664-1999）規(guī)定，導體連接部位最高允許溫度為90℃；導流設(shè)備相對溫差值大于或等于35%為一般缺陷，大于或等于80%為重大缺陷[3]。

在線路帶負荷時使用紅外測溫儀對引流部位測量，多次發(fā)現(xiàn)引流并溝線夾及耐張線夾最高溫度接近或大于90℃，相對溫差值大于35%。具體情況見表1。

表1 引流發(fā)熱情況統(tǒng)計表

圖1 發(fā)熱部位的可見光照片及紅外圖片

利用紅外測溫儀的色譜成像可以清晰觀察到引流缺陷部位及對應(yīng)溫度。在圖1中耐張線夾發(fā)熱部位的最高測試溫度為127℃，相對溫差為62.3%，屬于一般缺陷；并溝線夾發(fā)熱部位的最高測試溫度為114℃，相對溫差為64.2%，一般缺陷。

3 引流發(fā)熱的主要原因分析

輸電線路耐張桿塔引流發(fā)熱大部分發(fā)生在負荷較高的線路及用電負荷高的季節(jié)，如表1中220kV密平線發(fā)現(xiàn)兩處引流缺陷都是在夏季用電高峰期，220kV計鋼線主要供給煉鋼廠用電，線路帶負荷較大。

3.1 引流連接件不良連接的原因

考慮到引流發(fā)熱的故障一般只發(fā)生在耐張引流的一相上，其它兩相沒有出現(xiàn)這樣的情況，因此線路大負荷運行只是加速了故障的發(fā)生，并不是引起發(fā)熱的主要因素。通過對220kV密平線51#桿C相發(fā)熱部位的分析發(fā)現(xiàn)，這一段引流的并溝線夾出現(xiàn)螺栓松動的缺陷。螺栓松動導致并溝線夾與導線表面接觸不良，在負荷增大時此處急劇增溫，并產(chǎn)生惡行循環(huán)使線夾缺陷加重。對其他發(fā)熱器件的檢查發(fā)現(xiàn)連接件不良連接是引起引流發(fā)熱的主要原因。

造成引流連接件不良連接的原因主要有：導線及金具氧化嚴重、機械力的作用、施工工藝不嚴格、彈簧老化4種，其具體情況如下：

（1）線路運行時間過長，因受雨、雪、霧、有害氣體及酸、堿、鹽等腐蝕性塵埃的污染和侵蝕，造成連接金具連接處氧化等。

（2）引流線本身不受張力作用，在風力或振動等機械力的作用下，以及線路周期性的加載及環(huán)境溫度的周期性變化，使連接件連接松弛。

設(shè)P-A的距離為a，則a=5.5，設(shè)P-B的距離為b，則b=10，設(shè)A-B的距離為c，則c=9.0，P-A-B的節(jié)約里程為：a+b-c=6.5

（3）安裝施工不嚴格，不符合工藝要求。如連接件的接觸表面未除凈氧化層及其它污垢，在檢修、安裝連接中未加彈簧墊圈，螺帽擰緊程度不夠，連接件彎曲不等均會降低連接質(zhì)量，連接件內(nèi)導線不等徑等造成接觸面積減少。

（4）長期運行引起的彈簧老化，也會使連接件連接松弛，造成發(fā)熱。

3.2 耐張桿塔引流線發(fā)熱的主要機理

耐張桿塔引流線發(fā)熱屬于電流致熱效應(yīng)缺陷，當載流導體投入運行時，由于存在一定的電阻，必然有一部分電能損耗，從而使載流導體的溫度升高。由此產(chǎn)生的發(fā)熱功率為

式中，P為發(fā)熱功率（W）；I為通過的電流強度（A）；R為載流導體的直流電阻（Ω）；Kf為附加損耗系數(shù)，表明在交流電路中及趨膚效應(yīng)和鄰近效應(yīng)時而使電阻增大的系數(shù)。

（1）接觸電阻的大小及與溫度之間的關(guān)系

接觸電阻Rj的大小可以用經(jīng)驗公式表示

式中，F(xiàn)為接觸壓力（Kg）；K為與接觸材料和接觸面形狀有關(guān)的系數(shù)，取 0.07～0.1之間；n為取決于接觸形式的指數(shù)（在0.5～0.75之間）

式中，Rj0為在溫度為0℃時的接觸電阻值（Ω）；a為接觸金屬的電阻溫度系數(shù)（1/℃）；t為工作溫度（℃）。

通過上述分析，輸電線路中的各種連接件在理想情況下，接觸電阻低于相連接導線部位的電阻，連接部位的損耗發(fā)熱不會高于相鄰載流導體的發(fā)熱。只有在接觸電阻異常且電流通過時，才會產(chǎn)生發(fā)熱缺陷，并且接觸電阻隨溫度的變化而變化，當接觸部分溫度達到70℃以上時，金屬氧化開始劇烈，氧化后生成物使接觸電阻增加更為迅速，甚至引起惡性循環(huán)，接觸部位會進一步過熱，導致燒毀[4]。

降低引流連接器件的溫度，就要減小發(fā)熱功率。根據(jù)發(fā)熱功率的公式，減小通過的電流強度和減小接觸電阻都可以實現(xiàn)降低發(fā)熱功率。發(fā)生引流故障的線路都是高負荷的線路，因此減小電流強度是不容易實現(xiàn)的。比較容易的方法就是減小引流的等效電阻，對通過故障引流線的電流進行分流。

4 解決耐張引流發(fā)熱的方法

4.1 解決耐張引流發(fā)熱的原理分析

根據(jù)耐張桿塔引流線發(fā)熱的主要機理結(jié)合電路并聯(lián)分流的原理，采取并聯(lián)一條新的支路（導線分流器），新的支路與導線的接觸電阻以及支路本身的電阻遠遠小于發(fā)熱部位的接觸電阻，使線路電流的大部分通過這條新的支路，以實現(xiàn)減少通過發(fā)熱部位的電流，從而達到降低發(fā)熱部位的溫度。電路原理圖見圖2。

圖2 分流電路原理圖

圖2中 R1為發(fā)熱部位的接觸電阻，R2為并聯(lián)支路的接觸電阻，其中R2遠小于R1，I2遠小于I1。

4.2 導線分流器的制作及帶電安裝

（1）導線分流器結(jié)構(gòu)

整套導線分流器主要由兩部分組成，兩個導線連接器及導線部分（根據(jù)實際需要截?。Ь€連接器是實現(xiàn)短接發(fā)熱部位的主要器具，通過一段導線進行兩個導線連接器的連接。

（2）帶電安裝導線分流器的施工方法

首先地面人員組裝好導線分流器，塔上工作人員帶絕緣傳遞繩至桿塔工作位置，做好安全措施。地面工作人員用傳遞繩再把絕緣操作桿傳遞給塔上作業(yè)人員。在操作桿傳遞到位后，地面作業(yè)人員用傳遞繩綁好導線分流器拉至工作處（工作處為引流故障線夾的兩端），應(yīng)特別注意安全距離。塔上工作人員使用操作桿操作，配合地面人員旋擰旋鈕部位使連接器與引流線固定牢固[2]。安裝到位后的導線分流器如圖4所示。

圖3 導線連接器

圖4 導線分流器安裝實物照片

5 導線分流器安裝前后的效果對

安裝前后引流紅外圖譜及數(shù)據(jù)分析曲線分別如圖5、6所示。

圖5 安裝前引流紅外圖譜及數(shù)據(jù)分析曲線

圖6 安裝后引流紅外圖譜及數(shù)據(jù)分析曲線

圖5紅外圖譜所顯示的導線引流缺陷為220kV密平線51#塔C相，從線溫分布圖中可知故障點最高溫度達到158℃，相對溫差為76.6%，正常相溫度為 36.9℃。經(jīng)過技術(shù)處理，使用帶點作業(yè)方法安裝完整套導線分流器后，故障點溫度回落到 30.2℃。通過對比可知導線分流器具有短接發(fā)熱部位，能夠減少流經(jīng)發(fā)熱部位的電流，同時還可達到減少停電時間的目。

6 帶電安裝導線分流器的后期維護

帶電安裝導線分流器能夠快速的解決耐張引流發(fā)熱的問題，但屬于臨時性的處理方法。由于在帶電作業(yè)下進行，工作人員必須使用絕緣操作桿進行安裝，這樣就降低了導線連接器與引流線之間連接的緊固性。長時間運行后導線連接器與引流線的連接部位會發(fā)生松動，導線分流器無法正常對引流線的負荷電流進行分流，將會造成發(fā)熱部位再次發(fā)熱。

建議在線路有停電機會，對發(fā)熱部位進行永久性的處理。對安裝導線分流器的桿塔加強監(jiān)測和紅外測溫，特別在線路高負荷狀態(tài)下。

7 結(jié)論

通過對耐張引流發(fā)熱原因和機理的分析，帶電安裝導線分流器的成功實施，在確保線路照常運行的情況下，創(chuàng)造性地解決了耐張引流發(fā)熱的實際問題，收到了明顯的效果，保證了線路的安全運行，提高了供電的可靠性。

[1]董吉諤.電力金具手冊.北京:中國電力出版社,2001.

[2]丁一正,談克雄.帶電作業(yè)技術(shù)基礎(chǔ)[M].北京:中國電力出版社,1998.

[3]DL/T 664-1999.帶電設(shè)備紅外診斷技術(shù)應(yīng)用導則.

[4]DL/T 59-1996.電力設(shè)備預防性試驗規(guī)程.