10 kV架空裸導(dǎo)線分溝線夾溫升試驗(yàn)分析

余洋，項(xiàng)恩新，田小航，龍劍，楊秋昀，姜昶

（1.云南電網(wǎng)有限責(zé)任公司電力科學(xué)研究院，昆明 650217；2.西南交通大學(xué)電氣工程學(xué)院，四川 成都 611756； 3.云南電力技術(shù)有限責(zé)任公司，昆明 650217；4.昆明電器科學(xué)研究所，昆明 650221； 5.華北電力大學(xué)電氣工程學(xué)院，河北 保定 071003）

0 前言

并溝線夾是平行接續(xù)導(dǎo)線，以傳遞電氣負(fù)荷的接觸金具，被廣泛應(yīng)用于非直線桿塔的跳線、電力系統(tǒng)非承力連接處T 接線、分支線，開關(guān)、變壓器等電氣設(shè)備引下線，避雷線接地引下線等接續(xù)[1-3]。該電力金具為輸配電線路中的較為薄弱環(huán)節(jié)，在線路運(yùn)行時(shí)會(huì)有發(fā)熱現(xiàn)象產(chǎn)生，更有甚者會(huì)導(dǎo)致線路發(fā)生燒化、熔斷等現(xiàn)象，將引起大面積的停電，造成嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失[4-7]。

WSM 分溝線夾[8]是由螺栓式并溝線夾發(fā)展而來的一種新型電工金具，目前并未大規(guī)模推廣使用，但尚不明確這種線夾通流時(shí)的溫度狀況。針對(duì)上述問題，搭建了10 kV 架空裸導(dǎo)線溫升試驗(yàn)平臺(tái)。通過測試分溝線夾表面溫度的結(jié)果表明，分溝線夾接觸電阻小于等長導(dǎo)線電阻，表面溫度低于與其配合的鋼芯鋁絞線的表面溫度。

1 分溝線夾結(jié)構(gòu)與特點(diǎn)

螺栓式并溝線夾采用板-板式結(jié)構(gòu)，其材料為鋁合金，它的連接依靠螺栓的緊固壓力將被接續(xù)導(dǎo)線固定在上下帶有槽形的夾板中完成，再通過平墊片和彈簧墊圈傳遞，向接續(xù)導(dǎo)線提供比較均勻和恒定的壓力作用，安裝后可拆卸。

圖1 并溝線夾（左）與分溝線夾（右）

WSM 分溝線夾也采用板-板式結(jié)構(gòu)，其材料也為鋁合金材料，它與螺栓式并溝線夾的區(qū)別在于WSM 分溝線夾固定導(dǎo)線的為S 型分壓片，其兩側(cè)設(shè)有呈對(duì)稱不相向的半圓弧形線槽，將S 型分壓片和上下兩板固定，能起到對(duì)導(dǎo)線溝分開的固定，實(shí)現(xiàn)引流線和主導(dǎo)線的可靠連接。分溝線夾的優(yōu)勢(shì)在于作業(yè)時(shí)人員遠(yuǎn)離了帶電體，人身觸電風(fēng)險(xiǎn)消除；使用時(shí)可以快速開工、暫停作業(yè)、撤離作業(yè)工位，為應(yīng)對(duì)緊急危險(xiǎn)提供保障；具備快捷搭接和拆除的性能，能為電網(wǎng)維護(hù)、檢修提供良好基礎(chǔ)[1]。

2 試驗(yàn)平臺(tái)搭建

2.1 測試試樣

所選用的試樣某供電局提供的WSM-1、WSM-2 和WSM-3 三種分溝線夾及相應(yīng)配合的鋼芯鋁絞線，三種線夾所需配合鋼芯鋁絞線的型號(hào)如表1 所示。

表1 線夾及其配合的鋼芯鋁絞線

2.2 測試系統(tǒng)及方法

本試驗(yàn)所要研究分溝線夾在通流時(shí)的溫升是否滿足要求，線夾與導(dǎo)線、引流線接觸后的電阻變化會(huì)影響到線夾運(yùn)行過程中的溫度變化，故需進(jìn)行線夾接觸電阻的測量。

測試時(shí)在線夾兩端和等長導(dǎo)線兩端分別進(jìn)行接觸電阻測試并測試結(jié)果。

WSM-1、WSM-2 和WSM-3 型分溝線夾及其配合的鋼芯鋁絞線分別稱為試樣1、試樣2 和試樣3。以試樣1 為例，進(jìn)行線夾電阻測試時(shí)，試樣1 線夾長度為8 cm，在與線夾接觸的兩根導(dǎo)線上分別取2.5 cm 與線夾構(gòu)成電阻測試段；進(jìn)行等長導(dǎo)線電阻測試時(shí)，在一根到線上取13 cm 進(jìn)行測試。

圖2 線夾接觸電阻測試

測試時(shí)，兩端測試點(diǎn)與線夾端部的距離均為2.5 cm。另取長度為L=s+5 cm 的導(dǎo)線作為含線夾導(dǎo)線的等長導(dǎo)線。在所有測試點(diǎn)處均使用鍍錫銅絲緊密纏繞。

線夾溫升測試時(shí)，利用雙施加控制系統(tǒng)操作儀器控制流過試樣線夾的電流大小，在通流導(dǎo)線與線夾上分別纏繞黑色絕緣膠帶以便于紅外溫度測試儀的溫度測量。

試樣1 溫度實(shí)驗(yàn)通流為276 A，溫度測點(diǎn)位置在金具表面和金具附近的鋼芯鋁絞線表面，通過紅外溫度測試儀測試，每隔10 min 測試一次測點(diǎn)溫度，直到測3 次溫度不變。試樣2 與試樣3 的通流大小分別為497 A 和556 VA，其溫度測試方法與試樣1 的測試方法相同。測試時(shí)環(huán)境溫度均為21℃。

圖3 線夾溫升測試

3 測試結(jié)果與分析

對(duì)于某供電局提供的WSM-1、WSM-2 和WSM-3 三種分溝線夾及其配合的鋼芯鋁絞線進(jìn)行了接觸電阻的測試。被測試的三種線夾均為從在服役運(yùn)行的線路上拆卸而來，且已投入使用時(shí)間未知。

線夾與等長導(dǎo)線接觸電阻的測試結(jié)果如圖4 所示。線夾長度為金具本體長度s，等長導(dǎo)線L=s+5cm。

對(duì)于同一試樣，線夾接觸電阻小于等長導(dǎo)線電阻。在導(dǎo)線與線夾接觸良好的情況下，因線夾的截面積遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于導(dǎo)線，而在線夾電阻率于導(dǎo)線電阻率相當(dāng)?shù)那闆r下，等效截面積更大表現(xiàn)出的電阻會(huì)更小。

圖4 線夾與等長導(dǎo)線接觸電阻測試圖

對(duì)于不同的3 個(gè)試樣，試樣1 中WSM-1 型分溝線夾的體積與長度均為最小，其線夾接觸電阻與等長導(dǎo)線電阻在3 個(gè)試樣中最大，試樣2線夾的接觸電阻與等長導(dǎo)線電阻大于試樣3 的測試結(jié)果。根據(jù)導(dǎo)體電阻公式：

在線夾和導(dǎo)體電阻率相當(dāng)?shù)那闆r下，線夾與導(dǎo)體截面積均會(huì)影響等長導(dǎo)線電阻。根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果可知，線夾的截面積的影響大于長度的影響，從而導(dǎo)致在截面積與長度均減小的情況下，電阻呈減小趨勢(shì)。

測試過程可能存在的問題是由于各線夾的運(yùn)行時(shí)間不同導(dǎo)致各線夾及其配合的鋼芯鋁絞線在其表面的積污與氧化程度不同，在測量時(shí)接觸點(diǎn)處影響電阻的大小。建議測試中對(duì)線夾及導(dǎo)線表面進(jìn)行處理后再做測試。處理的方式為：先用銼刀、鋼絲刷等把接頭接觸面嚴(yán)重不平的地方和毛刺銼掉，除去表面的氧化膜，使接觸面平整光潔，再用棉紗蘸酒精或丙酮把接觸面擦拭干凈，立即在接頭表面涂0.05 ～0.1 mm 厚的導(dǎo)電膏[9]。或選擇加工精良，鍍層均勻的標(biāo)準(zhǔn)件，并在安裝時(shí)涂抹導(dǎo)電潤滑脂，可有效提升線夾的接觸性能，降低接觸電阻[4]。

圖5 為線夾與導(dǎo)線表面溫度的測試結(jié)果。不同型號(hào)線夾因其導(dǎo)線截面積不同，其通流能力也不同，故需使用不同的檢測電流進(jìn)行通流溫升測試。

本文使用紅外溫度測試儀測試線夾及導(dǎo)線的表面溫度，線夾及導(dǎo)線均為銀色，為防止線夾及導(dǎo)線表面反光造成測試溫度的偏差，因此在線夾及其導(dǎo)線表面均纏繞一層黑色絕緣膠帶后進(jìn)行溫度測試。

對(duì)于相同的試樣，導(dǎo)線表面的溫度均高于線夾表面的溫度。線夾的表面積遠(yuǎn)大于相同長度下導(dǎo)線的表面積，使得線夾的散熱能力強(qiáng)于導(dǎo)線。

圖5 線夾與導(dǎo)線表面溫度測試圖

在對(duì)不同試樣的測試中，檢測電流的大小基于電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)DL/T 765.1-2001《架空配電線路金具技術(shù)條件》[10]選取，使用紅外溫度測試儀測試測試時(shí)需等待溫度穩(wěn)定后進(jìn)行，各試樣的通流大小均不相同，且線導(dǎo)體截面積各不相同，故各線夾溫度間無法進(jìn)行比較。

4 結(jié)束語

1）分溝線夾較傳統(tǒng)的并溝線夾而言，可在作業(yè)時(shí)使人員遠(yuǎn)離了帶電體，消除人身觸電風(fēng)險(xiǎn)，以及使用時(shí)可以快速開工、暫停作業(yè)、撤離作業(yè)等優(yōu)點(diǎn)；

2）接觸電阻測試時(shí)，應(yīng)對(duì)線夾和導(dǎo)線表面進(jìn)行處理，以防止測量電阻時(shí)產(chǎn)生誤差；溫度測試時(shí)，使用紅外溫度測試儀測試時(shí)應(yīng)注意線夾及導(dǎo)線表面光線對(duì)測試的影響，建議使用熱電偶或半導(dǎo)體電溫計(jì)進(jìn)行測試；

3）對(duì)于目前WSM 三種線夾，截面積對(duì)于電阻的影響大于長度對(duì)于電阻的影響，其表現(xiàn)為對(duì)于體積與長度越小的線夾，測試時(shí)的線夾電阻與等長導(dǎo)線電阻越大；

4）本文的分溝線夾測試可為其他金具的溫升測試提供參考。