架空輸電線路耐張線夾X射線檢測及缺陷分析

馮云國，樊相臣，朱廣棟

（1.山東電力工業鍋爐壓力容器檢驗中心有限公司，山東 濟南 250003；2.國網山東節能服務有限公司，山東 濟南 250012）

0 引言

架空輸電線路中，壓接型電力金具是必不可少的導線連接工具。其中，壓接型耐張線夾作為承受導電功能和導線全部張力功能于一體的電力金具在輸電線路中更是被廣泛應用。由于此類金具安裝后不再拆卸，其長期運行的可靠性關系到輸電線路能否安全穩定運行。耐張線夾壓接過程存在的缺陷是造成局部發熱、導線損傷、金具或導線斷裂甚至掉線的重要原因[1-2]，如何對耐張線夾壓接質量在線檢測也成為輸電設備金屬監督的重要工作內容。

傳統的耐張線夾在線檢測，一般以外觀尺寸檢查為主，在相關標準，如DL／T 5285—2013和Q／GDW 571—2010中，均對壓接后的對邊距尺寸S和彎曲變形程度作了要求。其中，使用游標卡尺可以準確測量壓接后的對邊距值，根據標準中給定的公式S=0.866kD+0.2[3]，可檢驗出壓接外形尺寸是否合格；對于彎曲度可以使用塞尺等工具進行測量。但是，外觀尺寸檢查無法反映壓接管內部結構的質量。與之對應的是，X射線在線檢測能夠直接顯示耐張線夾內部壓接質量。

匯總耐張線夾在線檢測發現的各種典型壓接結構缺陷，并分析缺陷產生的原因，在保證輸電線路安全運行的基礎上，為進一步改進壓接工藝提供參考依據。

1 X射線在線檢測

隨著架空輸電線路電壓等級的不斷提升，線路的安全性要求日益增強，對耐張線夾的檢驗也提出更高要求。近幾年，對耐張線夾在線檢測經歷了由外觀檢驗到X射線檢測、由X射線膠片法到數字射線檢測法的過渡和實踐應用。目前，壓接型金具DR檢測是研究和應用熱點，比如呂占杰等人通過DR技術研究了壓接尺寸和導線力學性能的關系[4]，張鵬等人使用自主研制的DR在線檢測裝置在溪洛渡±500 kV同塔雙回直流線路竣工驗收過程中進行了試點應用[5]。當前，在架空輸電線路耐張線夾X射線在線檢測中，膠片法和數字射線法均得到使用，兩者共同點為使用便攜式工裝將射線機等設備整體懸掛在線路上，設置好角度、焦距等參數在線透照。主要不同點是，DR通過成像板成像，可以實時顯示出透照效果，并且可以通過圖像軟件功能全面分析拍攝圖像；膠片法需要經過后續暗室處理，在實時性和圖像分析處理上存在技術上的不足。

2 壓接缺陷匯總和分析

通過長期架空輸電線路耐張線夾X射線在線檢測，發現大量壓接結構缺陷，有效避免壓接金具帶缺陷運行而產生故障隱患。同時結合X射線圖譜分析壓接結構缺陷產生原因，為改進壓接工藝提供理論依據。

2.1 典型壓接缺陷

鋼芯鋁絞線耐張線夾壓接如圖1所示。其中區域1為鋼錨壓接區，區域2為鋁管不壓區，區域3為導線壓接區。按這3個區域分析耐張線夾壓接缺陷。

圖1 鋼芯鋁絞線壓接結構

圖1中區域1壓接缺陷主要為鋼錨凹槽部位壓接不到位和凹槽壓接數量不足等。

鋼錨凹槽壓接數量不足的RT檢測圖像如圖2所示，按壓接工藝，兩圈凹槽都應當壓接，圖2所示靠近長圓環一側凹槽沒有受壓。鋼錨凹槽壓接不到位的RT檢測圖像如圖3所示，遠離導線的最外側兩圈凹槽沒有整圈壓實，部分位置鋁管內壁與凹槽底部沒有貼合緊密。

圖2 鋼錨凹槽壓接數量不足

圖3 鋼錨凹槽壓接不到位

圖1中區域2為鋁管不壓區，也是鋼錨受壓區。在鋁管壓接前，鋼錨受壓區已壓接完畢，此區域射線圖像展示出的缺陷種類比較多，有導線鋼芯未插入到鋼錨底部、鋼錨壓接變形、鋼錨壓接不全、鋁管非受壓區受壓等。對應RT檢測圖像分別如圖4～7所示。

圖4 鋼芯未插入到鋼錨底部

圖5 鋼錨竹節變形

圖6 鋼錨管口部位部分未受壓

圖7 鋁管非受壓區受壓

由圖4可以看出導線鋼芯距離鋼錨底部還有一段距離，明顯不符合壓接工藝要求；圖5則是鋼錨在壓接過程中產生了竹節變形；圖6是鋼錨管口部位一段長度沒有受壓；圖7是靠近長圓環側鋁管非受壓區進行了施壓。區域2除以上缺陷，還存在鋼錨彎曲變形、鋼錨內部壓接質量差、鋼芯腐蝕和斷股等較常見缺陷。

圖1中區域3為導線受壓區，此區域常見缺陷有導線端部未施壓、導線切割不齊和散股、導線壓接不緊密、導線斷股等，RT檢測圖像如圖8～10所示。

圖8 導線端部未施壓

由圖8可以看出切割好的導線靠近鋼錨管口端部一部分未受壓；圖9所示導線切割十分粗糙，存在散股，同時一部分鋁股與鋼錨管口接觸也不符合壓接工藝要求；圖10則是導線壓接不夠緊密。此外，導線斷股、導線與鋼錨端口間距過長也是較常見缺陷。

圖9 導線端部未切割整齊

圖10 導線壓接不緊密

2.2 壓接缺陷原因分析

區域1的缺陷主要包括鋼錨凹槽壓接不到位和凹槽壓接數量不足，壓接不到位主要表現為欠壓，原因是液壓機壓力不足、液壓持續時間段、壓接模具操作不規范等；凹槽漏壓主要是因為鋼錨上施壓起始標記定位錯誤或是操作不規范等。

區域2常見的缺陷有導線穿管工藝缺陷、鋼錨壓接缺陷、鋁管非受壓區受壓等。穿管工藝缺陷在這一區域表現為導線鋼芯未穿入到鋼錨底部，原因是切割導線時，未充分考慮到鋁管變形量等因素而導致的預留鋼芯長度不足；鋼錨壓接缺陷原因可能為壓接時每兩模之間未充分重疊、壓接人員責任心不足等，此外壓接過程中相鄰兩模壓接時，需要移動壓接設備與壓接管的相對位置，由于導線存在扭絞力，也會導致相鄰壓接不在同一平面內而產生扭曲變形；造成鋁管非壓區受壓的原因一般為壓接標記不準確或未按照壓接標記施壓。

區域3的缺陷主要集中在導線端部，主要有3種情況，一是穿管過程中鋁管變形量預留過長導致的導線與鋼錨端部距離過大；二是預留過短導致的導線與鋼錨端部接觸；三是壓接標記不準確導致的導線端部未施壓等。

2.3 壓接缺陷潛在的危害

耐張線夾的壓接缺陷導致的直接后果是導線握力值的降低，其中凹槽漏壓、鋁管和鋼錨壓接尺寸減小是影響握力值降低的重要因素。此外，切割和穿管工藝的不規范帶來的壓接結構缺陷還會導致耐張線夾在運行過程中產生局部過熱、腐蝕、疲勞裂紋等危害缺陷，最終可能導致耐張線夾斷裂[6]。

目前，對耐張線夾失效分析多于無損檢測，但失效分析畢竟是一種事后分析手段，不能提前對壓接金具進行可靠性評估。而使用X射線檢測技術能夠對已安裝完畢的耐張線夾進行運行前和運行中的線路斷電在線檢測，通過分析圖像能夠有效地判定壓接質量，從而預防架空輸電線路因壓接質量原因產生的線路事故。

3 結語

對架空輸電線路耐張線夾X射線在線檢測能夠有效、全面地分析壓接結構，避免了因壓接質量差而導致線路存在安全隱患。同時通過總結和分析不同型號的耐張線夾壓接缺陷圖譜，可以有針對性地從根本上改進壓接工藝，避免了依靠握力值和解剖金具這種破壞性手段對工藝進行評估。