雙導(dǎo)設(shè)備線夾SSY-1600K鑄造性能優(yōu)化

何明霞 孔耕牛 李曉艷 吳亞運(yùn) 周 瑞

（中國能源建設(shè)集團(tuán)南京線路器材有限公司，江蘇南京211500）

0 引言

隨著我國供電能力的不斷提升，1 000 kV特高壓變電站的建設(shè)越來越多，大截面導(dǎo)線雙導(dǎo)設(shè)備線夾SSY-1600K的應(yīng)用越來越普遍，按傳統(tǒng)設(shè)備線夾形式和規(guī)范生產(chǎn)的產(chǎn)品，在使用過程中存在斷裂和開裂現(xiàn)象，這給變電站的正常運(yùn)行埋下了隱患。

1 問題分析

設(shè)備線夾用于母線引下線與電氣設(shè)備的出線端子連接以及電氣設(shè)備之間連接。設(shè)備線夾由緊固絞線部分和電氣設(shè)備連接部分組成，其連接方式一般分為螺栓型結(jié)構(gòu)和壓縮型結(jié)構(gòu)[1-2]。對于大截面導(dǎo)線，因?yàn)檫^流要求高，一般采用壓縮型結(jié)構(gòu)。壓縮型設(shè)備線夾管形結(jié)構(gòu)和端子板之間的接合處是一個(gè)薄弱部位，這個(gè)部位在加工過程中常會(huì)形成缺陷，在使用過程中容易發(fā)生失效，進(jìn)而危及設(shè)備安全[3]。

長期以來，SSY-1600K雙導(dǎo)設(shè)備線夾本體引流管與引流板連接部位截面形狀為圓形，這種結(jié)構(gòu)比表面積小，散熱性能差，鑄造過程中補(bǔ)縮差，易產(chǎn)生縮孔、縮松等缺陷。內(nèi)部缺陷的存在一方面可能會(huì)因?yàn)闈B水引起線夾爆裂，另一方面由于減小了過流截面，容易使線夾產(chǎn)熱量增大，導(dǎo)致線夾燒毀，造成安全事故。

為改善上述存在的問題，提高產(chǎn)品質(zhì)量，為變電站的運(yùn)行提供可靠保障，我司對1600K雙導(dǎo)設(shè)備線夾結(jié)構(gòu)進(jìn)行了優(yōu)化。

2 結(jié)構(gòu)改進(jìn)

2.1 圖紙?jiān)O(shè)計(jì)改進(jìn)

在1 000 kV特高壓變電站中，1600K雙導(dǎo)設(shè)備線夾的分裂間距一般為400 mm和600 mm，我們選擇分裂間距為400 mm的雙導(dǎo)設(shè)備線夾進(jìn)行研究。根據(jù)對線夾斷裂和開裂相關(guān)文章的分析研究[3-5]，擬將設(shè)備線夾本體引流管與引流板連接部位截面形狀由圓形改為橢圓形，如圖1所示（上部焊接部分鋁型材管省略）。

圖1 SSY-1600K/400圖紙改進(jìn)

從圖1（a）可見改進(jìn)前的設(shè)備線夾管形結(jié)構(gòu)和端子板之間的接合處為φ76的圓形結(jié)構(gòu)，從圖1（b）可見改進(jìn)后的設(shè)備線夾管形結(jié)構(gòu)和端子板之間的接合處為長軸為76，短軸為50的橢圓形結(jié)構(gòu)。改進(jìn)后的結(jié)構(gòu)在滿足1600K載流量的基礎(chǔ)上大大減小了連接處的厚度，使得散熱快，鋁液流動(dòng)性好，補(bǔ)縮效果好。

2.2 實(shí)物分析

通過對設(shè)備線夾管形結(jié)構(gòu)和端子板之間接合處結(jié)構(gòu)的改進(jìn)，在理論上，鑄造性能可以提高。下面按圖紙進(jìn)行生產(chǎn)驗(yàn)證。

圖2為優(yōu)化前后SSY-1600K/400實(shí)物圖片。

圖2 優(yōu)化前后SSY-1600K/400實(shí)物圖片

圖2 （a）和（c）為改進(jìn)前SSY-1600K/400實(shí)物正面和側(cè)面圖片，可以看出改進(jìn)前端子板與引流管連接部分為圓形結(jié)構(gòu)；圖2（b）和（d）為改進(jìn)后SSY-1600K/400實(shí)物正面和側(cè)面圖片，可以看出改進(jìn)后端子板與引流管連接部分為橢圓形結(jié)構(gòu)。

3 試驗(yàn)分析

3.1 光譜分析試驗(yàn)

采用瑞士ARL公司ARL3460光電直讀光譜儀對兩種試樣進(jìn)行材質(zhì)分析，結(jié)果如表1所示（表中的技術(shù)要求值為GB/T 1173—2013對成分的要求）。我司生產(chǎn)的雙導(dǎo)設(shè)備線夾材料為鋁合金鑄件，材料代號(hào)為ZAl102，化學(xué)成分按GB/T 1173—2013《鑄造鋁合金》[6]標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行。

表1 測試樣品光譜分析結(jié)果（質(zhì)量分?jǐn)?shù)：%）

從分析結(jié)果可見，我司所生產(chǎn)的兩種設(shè)備線夾成分符合GB/T 1173—2013中對ZAl102的成分要求。

3.2 無損檢測

采用XRS-3耐張線夾和接續(xù)管壓接質(zhì)量檢測儀對鑄造出的兩種形式的線夾進(jìn)行X射線無損檢測，分別對端子板和兩側(cè)引流管連接部分的拐彎處、澆帽口處和中間部位進(jìn)行檢測。通過檢測發(fā)現(xiàn)，改進(jìn)前產(chǎn)品缺陷明顯，在左側(cè)拐彎處和中間部位存在較大范圍鑄造缺陷；而改進(jìn)后各部分均沒有明顯的鑄造缺陷。

3.3 線夾缺陷截面

為了更直觀地觀察產(chǎn)品缺陷，對X射線檢測出的可能存在缺陷的位置進(jìn)行切割，切割后的圖片如圖3所示。

圖3 產(chǎn)品優(yōu)化前后切割圖片

從圖3（a）和（b）可見改進(jìn)前產(chǎn)品的確存在較大面積的鑄造缺陷，而從圖3（c）和（d）可見改進(jìn)后產(chǎn)品的鑄造質(zhì)量得到明顯改善。這主要是由于改進(jìn)后的SSY-1600K前端子板與引流管連接部分為橢圓形結(jié)構(gòu)，厚度由原來的76 mm減為50 mm，較大程度地減小了鑄件厚度，使得散熱快，鋁液流動(dòng)性好，補(bǔ)縮效果好，明顯改善了產(chǎn)品的鑄造質(zhì)量。

4 結(jié)語

本文介紹了大截面導(dǎo)線1600K用雙導(dǎo)設(shè)備線夾端子板與引流管連接部分結(jié)構(gòu)的改進(jìn)。通過對改進(jìn)前后產(chǎn)品鑄造缺陷的分析，得出改進(jìn)后產(chǎn)品缺陷明顯減少，產(chǎn)品質(zhì)量大幅提高，為變電站的運(yùn)行提供了可靠保障。