500kV輸電線路引流板故障發熱問題探析

高文煥（廣東電網有限責任公司江門供電局，廣東 江門 529000）

?

500kV輸電線路引流板故障發熱問題探析

高文煥
（廣東電網有限責任公司江門供電局，廣東 江門 529000）

摘 要：2014年11月～12月省公司對江門供電局管轄的500kV輸電線路開展直升飛機巡視測溫工作，其中在32條500kV輸電線路19416個引流板測溫中發現一般熱缺陷15處，重大熱缺陷3處。輸電線路引流板發熱嚴重影響了電網供電的質量，并且在大負荷單回路供電情況下還特別容易出現燒跳弓斷線的電網事故，造成重大的經濟損失。因此，對500kV輸電線路的引流板故障發熱問題進行研究勢在必行。基于此，本文將對500kV輸電線路引流板故障發熱問題進行深入的分析和研究，并通過實驗來分析引流板故障發熱問題產生的原因，針對這些問題提出幾點科學的解決措施，希望可以為有關單位解決引流板故障發熱問題提供一些參考和建議。

關鍵詞：500kV輸電線路；引流板；故障；發熱問題；解決措施

隨著社會經濟的快速發展和現代化建設水平的不斷提高，珠三角地區對電力的需求量日益增多，依賴性也不斷增強，從而對電網供電的穩定性和可靠性提出了更高的要求，從而使電力單位面臨著嚴峻的挑戰。500kV輸電線路是整個電網的重要組成部分，其運行質量直接影響到整個電力系統運行的質量，因此，保證500kV輸電線路運行的可靠性和穩定性至關重要。但是，由于500kV輸電線路容易受到外界惡劣自然環境因素的影響，導致容易出現引流板故障發熱問題，另外，再加上500kV輸電線路需要承擔的負荷不斷增加，使輸電線路存在嚴重的熱損壞安全隱患。在這種情況下，500kV輸電線路引流板故障發熱問題成為一個重要的研究方向，如何解決引流板發熱問題，已經成為電力行業面臨的重要問題。因此，本文對這一課題的研究具有重要的現實意義。

圖1　接觸面的微觀形式圖

一、電接觸和接觸電阻有關問題分析

電接觸包括點接觸、線接觸和面接觸三種重要的接觸形式，研究的機械現象主要包括以下三種：一是固態導體和固態導體接觸過渡區中的機械現象，二是固態導體和液態導體接觸過渡區中的機械現象，三是固態導體、液態導體和等離子體接觸過渡區中的機械現象。在各種接觸形式當中，接觸點的數目體現了接觸形式對接觸電阻的影響。如點接觸的接觸點數量最少，而接觸電阻最大，面接觸的接觸點數量最多，而接觸電阻最小，線接觸的接觸點和接觸電阻都位于點接觸和面接觸之間。輸電線路引流板接觸區域屬于面接觸，在顯微鏡下它的接觸表面是凹凸不平的，具有較強的承壓能力，即使存在較大的壓力作用到接觸表面，也只有少數的點發生實際的接觸，而這些點就需要承擔全部的壓力，并由這些點形成的接觸面成為電流唯一的導通通道。在實際的接觸中，一般都是將發生機械接觸的斑點面稱為接觸斑點，而實際傳導電流更小的面稱為導電斑點，這樣做的主要目的就是為了區分實際接觸點當中是否導電。對于輸電線路引流板來說，影響接觸電阻的主要因素包括接觸表面的材料、接觸面積以及接觸壓力等。由圖1我們可以比較形象的了解電流線收縮與接觸斑點的情況，在接觸面上，只有少數一些峰點發生了實際的接觸，而其它大部分都是空隙，在電流線通過導電斑點附近時，會出現收縮的情況，這時候電流通過的路徑就會延長，進而使有效導電的面積減少，產生收縮電阻。目前，隨著科學技術的不斷發展和進步，線路運維人員通過對發熱接頭線路停電檢查維修發現：多數線路過熱現象的出現都是由于引流板接觸不良導致的，下面本文還會對此進行詳細的分析。

二、大電流試驗下耐張線夾受熱情況分析

（一）試驗方案設計

本次試驗是先制作一個NY-630/45型耐張線夾樣品，并聯系試驗研究所對樣品通過升流器來模擬帶負荷運行500kV輸電線路中耐張線夾實際的狀況進行試驗。為了研究引流板發熱變化的情況，我們主要設置了兩種調節措施，即引流板螺栓緊固情況和電流載荷變化情況。為了分析對應電阻的變化情況，還需要利用紅外熱像儀來分析對應熱流分布以及溫升，同時還需要利用回路電阻測試儀測量出樣品的接觸電阻值。由于耐張線夾的電阻大小對線路發熱的情況產生重要的影響，所以本次試驗研究的重點是引流板螺栓緊固力、接觸電阻、電流和溫度之間的變化關系。

（二）試驗數據和現象分析

在所有的試驗設備準備妥當之后，需要使用大功率升流器對耐張線夾進行通電，電流值由200A升至最大1000A，然后利用紅外熱像儀對溫度變化情況進行拍攝和記錄，接著通過力距扳手調節引流板出螺栓的松緊度，然后觀察在不同的松緊度情況下引流板的發熱狀況。另外，在試驗中還需要利用回路電阻測試儀直接測出引流板的電阻值，分析耐張線夾樣品的發熱情況。具體的實驗情況見表1。通過表1我們可以看出，在螺栓緊固力不同而電流相同的情況下，引流板的溫度與螺栓緊固力成反比的，出現這種情況的主要原因就是隨著接觸壓力的不斷增加，引流板的接觸面形態就會發生變化，出現壓縮變形的情況，致使導電斑點的數量不斷增加，從而導致接觸電阻減小，引流板出的溫度下降。在螺栓緊固力相同而電流值不同的情況下，引流板處的溫度呈現不斷增加的趨勢，這就很好的說明了引流板發熱的一個重要因素就是接觸電阻。在本次研究當中，我們還發現引流管、耐張線夾出現了發熱情況嚴重的現象，造成這種情況的主要原因是由于工藝問題而導致耐張線夾和導線在壓接的過程中出現電阻過大的情況，如果情況嚴重就會導致線路熱損壞，關于這一點，施工人員在進行裝配和更換的過程中需要特別注意，以減少不必要的事故和損失。

表1　不同條件下引流板處的溫度值

三、試驗結果分析

（一）500kV輸電線路引流板故障發熱問題產生的主要原因

經過本文的研究發現，除了接觸電阻外，500kV輸電線路出現引流板故障發熱問題的主要原因是引流板處耐張線夾螺栓出現松動，導致引流部件連接不良。在引流部件連接不良的情況下，如果線路的負荷增大，則會導致不良連接處的溫度快速升高，并產生惡性循環，導致線夾的缺陷更加嚴重，最終出現熱損壞的情況。而造成引流部件連接不良的主要原因包括三個方面：一是線路運行的時間過長，并且在外界環境因素的長期影響下，導致引流板和耐張線夾之間的螺栓出現松動。二是由于500kV輸電線路的耐張線夾長期處于室外比較惡劣的環境當中，導致連接金屬接觸面出現氧化情況，導致接觸電阻增大，發熱量增多，從而產生故障。另外，氧化情況造成的引流部位溫度升高，還會進一步加劇金屬部件的氧化程度，產生惡性循環，提高線路發熱問題出現的機率。三是在對這些相關的部件進行安裝的過程中施工不規范，不符合相關的施工要求以及施工工藝要求。例如，沒有對連接部件表面的雜物、紙張等進行清理、在對連接件進行施工和檢修的過程中沒有安裝彈簧墊圈、使用其他型號材料代替等，這些情況都會導致接觸面積減少，電阻增加，最終導致出現發熱故障。

（二）結果分析以及解決故障的措施

1 通過本文的研究得出如下結論：減少發熱功率是有效解決引流板發熱問題的主要手段，而要想減少發熱功率就需要減小電流的強度或者是降低接觸電阻，在實際的輸電線路中，在不影響供電的前提下主要是通過降低接觸電阻，降低接觸電阻主要采用以下幾個方面的措施：一是增大引流板接觸面的接觸面積，在接觸面涂抹導電膏，防止引流板接產生氧化膜而增大線夾的接觸電阻。二是需要對線夾進行定期的測溫以及利用停電機會對線路引流板螺栓的緊固程度進行檢查，確保螺栓始終處于良好的接觸狀態，以提高輸電線路運行的安全性。

2 對耐張線夾的結構和材料進行優化。首先，為了減少發熱的情況，可以增加引流板的接觸面積，并且盡量提高引流板接觸面的平整度。其次，利用性能更優的原材料來制作耐張線夾。有研究發現，在金屬鋁當中添加鋯、鈦、釩等金屬可以有效地提高金屬鋁的耐熱性，進而提高負荷能力，減少故障發生的機率。

3 根據運行經驗發現，為了有效的解決發熱故障，使引流板的溫度降低，可以對故障引流部件進行電流的分流，設置一些輔助引流線。

四、實際應用

2015年1月～09月江門供電局輸電管理所利用停電機會分別對500kV順江甲線、陽五甲線、峰香甲線、鼓峰甲線、襟桂甲線等10條輸電線路的發熱引流板進行打磨、拋光、重新緊固，有效減少了線路引流板的接觸電阻。而不能停電線線路也通過輸電管理所技術專家組發明工具——“絕緣梅花扳手”進行帶電收緊引流板螺栓。通過在線路復電后重新測量其發熱情況，發現上述線路熱缺陷已全部消除，線路恢復到正常的運行狀態。

結語

總而言之，在500kV輸電線路負荷不斷增加的今天，為了更好的滿足人們對供電可靠性和穩定性的要求，電力企業一定要對500kV輸電線路引流板故障發熱問題進行深入的研究和分析，正確分析造成這種故障的原因，并有針對性的提出有效的解決措施，只有這樣才能解決500kV輸電線路引流板故障發熱問題，防止500kV輸電線路出現熱損壞情況，提高供電的質量，減少不必要的損失，促進電力事業更快更好的發展。

參考文獻

[1]張華杰，朱丹，曾東，等.500kV線路桿塔引流板帶電消缺安全校核[J].電氣技術，2013（02）：86-90.

中圖分類號：TM726

文獻標識碼：A