耐張引流發熱的分析與處理

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的優勢資源，將整套導線分流器帶電安裝在耐張桿塔引流發熱部位，以實現發熱部位的溫度在安全范圍以內，減少因發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熱的具體形式

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

文中使用的測溫儀器主要是紅外測溫儀。根據《帶電設備紅外診斷技術應用導則》（DL/T664-1999）規定，導體連接部位最高允許溫度為90℃；導流設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，多次發現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 引流發熱情況統計表

圖1 發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溫度。在圖1中耐張線夾發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 引流發熱的主要原因分析

輸電線路耐張桿塔引流發熱大部分發生在負荷較高的線路及用電負荷高的季節，如表1中220kV密平線發現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

考慮到引流發熱的故障一般只發生在耐張引流的一相上，其它兩相沒有出現這樣的情況，因此線路大負荷運行只是加速了故障的發生，并不是引起發熱的主要因素。通過對220kV密平線51#桿C相發熱部位的分析發現，這一段引流的并溝線夾出現螺栓松動的缺陷。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，并產生惡行循環使線夾缺陷加重。對其他發熱器件的檢查發現連接件不良連接是引起引流發熱的主要原因。

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境溫度的周期性變化，使連接件連接松弛。

設P-A的距離為a，則a=5.5，設P-B的距離為b，則b=10，設A-B的距離為c，則c=9.0，P-A-B的節約里程為：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量，連接件內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，造成發熱。

3.2 耐張桿塔引流線發熱的主要機理

耐張桿塔引流線發熱屬于電流致熱效應缺陷，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。由此產生的發熱功率為

式中，P為發熱功率（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，表明在交流電路中及趨膚效應和鄰近效應時而使電阻增大的系數。

（1）接觸電阻的大小及與溫度之間的關系

接觸電阻Rj的大小可以用經驗公式表示

式中，F為接觸壓力（Kg）；K為與接觸材料和接觸面形狀有關的系數，取 0.07～0.1之間；n為取決于接觸形式的指數（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（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，連接部位的損耗發熱不會高于相鄰載流導體的發熱。只有在接觸電阻異常且電流通過時，才會產生發熱缺陷，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，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，就要減小發熱功率。根據發熱功率的公式，減小通過的電流強度和減小接觸電阻都可以實現降低發熱功率。發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 解決耐張引流發熱的方法

4.1 解決耐張引流發熱的原理分析

根據耐張桿塔引流線發熱的主要機理結合電路并聯分流的原理，采取并聯一條新的支路（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，以實現減少通過發熱部位的電流，從而達到降低發熱部位的溫度。電路原理圖見圖2。

圖2 分流電路原理圖

圖2中 R1為發熱部位的接觸電阻，R2為并聯支路的接觸電阻，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）導線分流器結構

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（根據實際需要截取）。導線連接器是實現短接發熱部位的主要器具，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人員。在操作桿傳遞到位后，地面作業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據分析曲線分別如圖5、6所示。

圖5 安裝前引流紅外圖譜及數據分析曲線

圖6 安裝后引流紅外圖譜及數據分析曲線

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℃。經過技術處理，使用帶點作業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熱部位，能夠減少流經發熱部位的電流，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熱的問題，但屬于臨時性的處理方法。由于在帶電作業下進行，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，將會造成發熱部位再次發熱。

建議在線路有停電機會，對發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測和紅外測溫，特別在線路高負荷狀態下。

7 結論

通過對耐張引流發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，創造性地解決了耐張引流發熱的實際問題，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.帶電作業技術基礎[M].北京:中國電力出版社,1998.

[3]DL/T 664-1999.帶電設備紅外診斷技術應用導則.

[4]DL/T 59-1996.電力設備預防性試驗規程.