母線T接金具發(fā)熱臨時短接裝置

張權(quán)，馬寶軍，王一丁，閆勇，李萬新

（國網(wǎng)新疆電力有限公司昌吉供電公司，新疆 昌吉 ）

1 背景與現(xiàn)狀

近年來，隔離開關(guān)主要作用是將供電線路與用戶分開的第一斷路隔離開關(guān)，在檢修作業(yè)時，將檢修設(shè)備與線路斷開點隔開，從而可以保證檢修人員的人身安全，在國家電網(wǎng)中隔離開關(guān)使用非常頻繁的開關(guān)設(shè)備，但由于接觸觸頭處長期暴露在外部環(huán)境中，沙塵、雨水、冰雪、溫度等自然條件的變化會直接對電力線路造成影響，隨著在空氣中暴露時間的延長，腐蝕、氧化等因素會導(dǎo)致接觸出頭的接觸面鍍層發(fā)生磨損、氧化等一系列問題，在電流的熱效應(yīng)作用下，導(dǎo)致設(shè)備局部電阻增大，從而造成設(shè)備發(fā)熱引發(fā)停電等事故。35kV變電站大量使用螺栓型母線T接金具，連接部位受溫度變化、冰雪、雨水、沙塵影響，氧化嚴(yán)重，迎峰度夏期間負(fù)荷增加導(dǎo)致發(fā)熱缺陷較為普遍，僅2019年度因嚴(yán)重發(fā)熱造成35kV匯源、紅溝、東坑4次母線被迫停運，導(dǎo)致大面積停電，嚴(yán)重影響迎峰度夏期間農(nóng)業(yè)灌溉、工業(yè)用電需求，造成用戶投訴較多。因此，如何能有效減少此類事故導(dǎo)致的非計劃停電次數(shù)，是目前一個急需解決的問題。基于以上原因，必須有一種新型短接裝置，采用旁帶負(fù)荷，不停電處理母線T接金具發(fā)熱的工具，若是隔離開關(guān)出現(xiàn)異常發(fā)熱，可以在其靜動觸頭處實施短接操作以便于實現(xiàn)臨時性的電流轉(zhuǎn)移，之后斷開電力線路實施帶電操作，以此解決隔離開關(guān)回路電阻增大產(chǎn)生的高溫、高負(fù)荷情況下母線金具發(fā)熱問題。

2 研究目標(biāo)和內(nèi)容

2.1 研究目標(biāo)

研發(fā)出一套母線T接金具發(fā)熱臨時短接裝置，本引流夾主要應(yīng)用于110kV變電站設(shè)備線夾或刀閘等導(dǎo)體金具連接部件臨時發(fā)熱時，進行應(yīng)急短接引流。

2.2 研究內(nèi)容

本線夾主要可以應(yīng)用的目標(biāo)為150～300mm2鋼芯鋁導(dǎo)線及刀閘等，主要操作桿的絕緣等級為110kV，使故障點相對溫差不大于95%，且能有效降低因設(shè)備發(fā)熱而被迫停電的次數(shù)；絕緣安全等級系數(shù)為2.5倍以上。

其工作原理為：通過引流短接，使得故障點導(dǎo)通電流降低，從而避免故障點出現(xiàn)發(fā)熱放電等問題。

3 研究的過程與結(jié)果

3.1 研究思路

為了能夠有效提升供電可靠性，從而有效處理因電力線路異常發(fā)熱實施故障檢修所導(dǎo)致的被迫停電的問題，開展該裝置的開發(fā)研究，除了可靠性，該裝置還具備良好的便攜性與安全性，故產(chǎn)品設(shè)計要遵循一定原則，如：（1）整體重量必須輕量化；（2）只需要應(yīng)用一根操作桿就可以實現(xiàn)旋轉(zhuǎn)扭力、固定絕緣配件等功能；（3）載體導(dǎo)流部分須實現(xiàn)一次性的快速夾緊能力；（4）應(yīng)確保夾具導(dǎo)體的機械結(jié)構(gòu)強度滿足相關(guān)要求，避免在外力影響下導(dǎo)致其發(fā)生斷開或者是損壞導(dǎo)致負(fù)荷斷線事故；（5）最終該裝置的夾緊力來源于螺栓的螺紋咬合力的夾緊緊固，能夠保證絕對的緊固，以防止操作過程中造成對地短路或短路事故。

基于上述基本設(shè)計原則，通過反復(fù)的方案改進與現(xiàn)場試驗，參照相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，研制開發(fā)出母線T接金具發(fā)熱臨時短接裝置達到主要技術(shù)要求。

圖1 原理簡圖

3.2 原理研究分析

隔離開關(guān)觸頭觸指發(fā)熱的直接原因是回路電阻增大，大電阻部位會產(chǎn)生大量的熱量，導(dǎo)致這些部位溫度上升甚至超過相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，本次研究開發(fā)的帶電處理隔離開關(guān)發(fā)熱分流裝置，就是要在不停電的情況下盡可能地降低電阻值，因此，只要在發(fā)熱部位并聯(lián)上一個極小的電阻，甚至是將發(fā)熱部位短接，這樣就能有效降低發(fā)熱點的阻值，從而達到降低溫度的目的。

3.3 基本結(jié)構(gòu)

絕緣操作桿與導(dǎo)流短接裝置是母線T接金具發(fā)熱臨時短接裝置的主要組成部分。

3.4 研究確定方案

（1）夾具導(dǎo)體。因?qū)A具導(dǎo)體的機械強度與導(dǎo)電性能具有較高的要求，因此，采用6061鋁合金加工，通過CNC加工中心雕銑一次性加工成型，整體結(jié)構(gòu)無焊接和斷開處，且做硬質(zhì)氧化處理增加硬度，能夠滿足所需的機械強度要求。為了防止夾具在操作夾緊作業(yè)過程中受到外力的影響而變形，導(dǎo)致夾緊力降低從而松脫，夾具有加強筋設(shè)計且能夠保證橫截面積的導(dǎo)電通過性的需求。夾具與導(dǎo)線接觸是圓弧狀能盡可能地大面積接觸導(dǎo)線，在夾具夾緊的狀態(tài)下，有足夠的摩擦力，避免滑出脫落的可能，可以滿足正常運行。夾具其中一只呈水平狀，可實現(xiàn)夾具頭部角度調(diào)整，底座開有12個孔每4個孔對應(yīng)一顆緊固螺栓，且間距角度為22.5°；故夾頭可根據(jù)緊固螺栓與對應(yīng)孔緊固來調(diào)節(jié)夾頭角度，共可調(diào)節(jié)4個角度。根據(jù)現(xiàn)場實際操作應(yīng)用調(diào)整最適合操作角度。且還給夾具設(shè)計配置了可以加母排的轉(zhuǎn)換頭，該夾具的設(shè)計不局限于圓柱形導(dǎo)線的夾緊引流，能夠適用于母排的夾緊引流。

（2）內(nèi)置防松裝置。為了避免操作過程中松脫、滑落的可能性，母線T接金具發(fā)熱臨時短接裝置設(shè)置了內(nèi)置的防松裝置，由內(nèi)卡簧擋圈，高強彈性墊片，中心軸組成，當(dāng)裝置緊固后，高強彈性墊片會給中心軸一個反向的力，使得夾具夾緊后不能隨意出現(xiàn)松脫滑落的可能性，在外部加裝了由高強彈簧鋼制作的拉簧，同時，加強彈性墊片的反向力，使內(nèi)置防松裝置更加穩(wěn)固牢靠。

（3）夾緊緊固裝置。若是將家具導(dǎo)體加緊時，能夠與導(dǎo)電接觸面夾緊力實際要求相符，但電力線路操作開距超出軟銅線的長度，將會拉扯夾具跑偏，導(dǎo)致夾具接觸不良等問題，嚴(yán)重時，甚至?xí)?dǎo)致夾具導(dǎo)體發(fā)熱燒毀。因此，為了很好地解決上述問題，在夾具的底部設(shè)置了相應(yīng)的緊固裝置，以便于夾具導(dǎo)體運行過程中夾緊力能夠借助擰緊緊固裝置螺栓的螺紋咬合力，促使夾具導(dǎo)體實現(xiàn)可靠抱緊，該緊固裝置不僅能夠取得良好的應(yīng)用效果，還具有結(jié)構(gòu)簡單的優(yōu)勢，這使得其在實際應(yīng)用中具有良好的應(yīng)用效果。

圖2 母線T接金具發(fā)熱臨時短接裝置外形結(jié)構(gòu)圖

（4）連接軟導(dǎo)體。鏈接導(dǎo)體主要是兩套夾具導(dǎo)體連接形成一個完整的導(dǎo)電回路，應(yīng)確保該回路具備良好的機械強度與導(dǎo)電性能，這就需要該回路在強大外力作用下也不會斷。在實際裝設(shè)過程中，應(yīng)確保短接裝置安全距離足夠，通常情況下，要求鏈接導(dǎo)體長度值小于80厘米。將該短接裝置裝于電力線路上后，應(yīng)能夠?qū)㈦娏€路斷開，以便于電流能夠可靠的轉(zhuǎn)移至短接裝置上，還需確保電力線路接頭的開距與實際帶電處理要求相符。而要實現(xiàn)上述要求，所選鏈接導(dǎo)體應(yīng)為柔性材質(zhì)，本次研究所應(yīng)用的鏈接導(dǎo)體是150mm2的多股軟線，長度值為80厘米，為了確保夾具導(dǎo)體與鏈接導(dǎo)體之間連接可靠性，那么連接的接觸電阻要低，可以專門設(shè)置一個過渡接頭，將多股軟銅線成功插入到過渡接頭后再開展焊接與壓接，從而確保鏈接導(dǎo)體的機械強度與導(dǎo)電性能滿足相關(guān)要求。

（5）絕緣操作桿。材料采用環(huán)氧玻璃布纏繞彩色憎水性絕緣管，該材料抗老化性能、抗?jié)B透性能、電氣性能與機械性能都良好。設(shè)置每節(jié)為1.5米長，分節(jié)處采用螺旋接口，最長可做到6～10米，可分節(jié)裝袋攜帶。體積小、重量輕、使用方便、易攜帶，可以根據(jù)環(huán)境的空間安裝節(jié)數(shù)。絕緣操作桿是屬于帶電作業(yè)類硬質(zhì)絕緣工具，符合國家電力行業(yè)DL408-91《帶電作業(yè)類硬質(zhì)絕緣工具技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》的檢驗標(biāo)準(zhǔn)。絕緣操作桿頂端固定安裝有連接件，與夾具導(dǎo)體鏈接，插入夾具導(dǎo)體底端處，然后旋轉(zhuǎn)絕緣操作桿，就可以使得夾具導(dǎo)體夾緊電纜，在夾緊運行后，可以取下絕緣操作桿，操作快捷簡單。

4 臨時短接裝置的主要特點

4.1 絕緣性能佳

因操作部分所采用的絕緣材料均為高強度環(huán)氧玻璃布纏繞，從而有效確保了操作人員的安全性。

4.2 結(jié)構(gòu)簡單可靠

電力線路故障檢修過程中需要應(yīng)用到的臨時短接裝置，對于其安全性與功能都具有很高的要求，那么，在開展設(shè)計的過程中，就對各個部件的互相依托性能予以了綜合考慮，從而促進其可靠性的提升。但是，不管是絕緣操作桿還是短接導(dǎo)流裝置，都需要以最少的零件實現(xiàn)最復(fù)雜的功能。

4.3 功能齊全

零時短接裝置具有以下功能：（1）能夠承載最大300A電流，可以滿足帶電裝置設(shè)備的大電流快速短接；（2）能夠?qū)?50～300mm2的圓形導(dǎo)體進行快速可靠夾緊短接，還匹配了轉(zhuǎn)換夾具頭能夠適用于母排；（3）裝置導(dǎo)體為柔性材質(zhì)，能夠?qū)崿F(xiàn)多角度操作，且夾導(dǎo)體其中一只呈水平狀，可實現(xiàn)夾具頭部角度調(diào)整，根據(jù)現(xiàn)場實際操作應(yīng)用調(diào)整最適合操作角度。（4）結(jié)合電力線路的線材實際特點，適當(dāng)調(diào)整該裝置的鏈接導(dǎo)體，以便于實現(xiàn)線路中故障點的臨時短接。

5 研究的結(jié)論與應(yīng)用

若電力線路中的隔離開關(guān)出現(xiàn)其他原因?qū)е碌墓收匣蛘呤钱惓０l(fā)熱，借助于該裝置實現(xiàn)臨時短接與檢修，以便于電力線路能夠保證時序的安全穩(wěn)定運行。因在開展該短接裝置設(shè)計的過程中，需要對通用性予以綜合考慮，給夾具設(shè)計配置了可以加母排的轉(zhuǎn)換頭，該夾具的設(shè)計不局限于圓柱形導(dǎo)線的夾緊短接引流，能夠適用于母排的夾緊短接引流。它不僅可以運用到高壓隔離開關(guān)短接，也可以運用到斷路器斷口間的短接、電力線路故障的檢修上以及其他導(dǎo)體的臨時短接，以便于防止設(shè)備的異常發(fā)熱，從而為搶修工作爭取更多的時間，確保電網(wǎng)運行的可靠性，也有利于經(jīng)濟效益與社會效益的提升。