母線T接金具發熱臨時短接裝置

張權，馬寶軍，王一丁，閆勇，李萬新

（國網新疆電力有限公司昌吉供電公司，新疆 昌吉 ）

1 背景與現狀

近年來，隔離開關主要作用是將供電線路與用戶分開的第一斷路隔離開關，在檢修作業時，將檢修設備與線路斷開點隔開，從而可以保證檢修人員的人身安全，在國家電網中隔離開關使用非常頻繁的開關設備，但由于接觸觸頭處長期暴露在外部環境中，沙塵、雨水、冰雪、溫度等自然條件的變化會直接對電力線路造成影響，隨著在空氣中暴露時間的延長，腐蝕、氧化等因素會導致接觸出頭的接觸面鍍層發生磨損、氧化等一系列問題，在電流的熱效應作用下，導致設備局部電阻增大，從而造成設備發熱引發停電等事故。35kV變電站大量使用螺栓型母線T接金具，連接部位受溫度變化、冰雪、雨水、沙塵影響，氧化嚴重，迎峰度夏期間負荷增加導致發熱缺陷較為普遍，僅2019年度因嚴重發熱造成35kV匯源、紅溝、東坑4次母線被迫停運，導致大面積停電，嚴重影響迎峰度夏期間農業灌溉、工業用電需求，造成用戶投訴較多。因此，如何能有效減少此類事故導致的非計劃停電次數，是目前一個急需解決的問題。基于以上原因，必須有一種新型短接裝置，采用旁帶負荷，不停電處理母線T接金具發熱的工具，若是隔離開關出現異常發熱，可以在其靜動觸頭處實施短接操作以便于實現臨時性的電流轉移，之后斷開電力線路實施帶電操作，以此解決隔離開關回路電阻增大產生的高溫、高負荷情況下母線金具發熱問題。

2 研究目標和內容

2.1 研究目標

研發出一套母線T接金具發熱臨時短接裝置，本引流夾主要應用于110kV變電站設備線夾或刀閘等導體金具連接部件臨時發熱時，進行應急短接引流。

2.2 研究內容

本線夾主要可以應用的目標為150～300mm2鋼芯鋁導線及刀閘等，主要操作桿的絕緣等級為110kV，使故障點相對溫差不大于95%，且能有效降低因設備發熱而被迫停電的次數；絕緣安全等級系數為2.5倍以上。

其工作原理為：通過引流短接，使得故障點導通電流降低，從而避免故障點出現發熱放電等問題。

3 研究的過程與結果

3.1 研究思路

為了能夠有效提升供電可靠性，從而有效處理因電力線路異常發熱實施故障檢修所導致的被迫停電的問題，開展該裝置的開發研究，除了可靠性，該裝置還具備良好的便攜性與安全性，故產品設計要遵循一定原則，如：（1）整體重量必須輕量化；（2）只需要應用一根操作桿就可以實現旋轉扭力、固定絕緣配件等功能；（3）載體導流部分須實現一次性的快速夾緊能力；（4）應確保夾具導體的機械結構強度滿足相關要求，避免在外力影響下導致其發生斷開或者是損壞導致負荷斷線事故；（5）最終該裝置的夾緊力來源于螺栓的螺紋咬合力的夾緊緊固，能夠保證絕對的緊固，以防止操作過程中造成對地短路或短路事故。

基于上述基本設計原則，通過反復的方案改進與現場試驗，參照相關技術標準，研制開發出母線T接金具發熱臨時短接裝置達到主要技術要求。

圖1 原理簡圖

3.2 原理研究分析

隔離開關觸頭觸指發熱的直接原因是回路電阻增大，大電阻部位會產生大量的熱量，導致這些部位溫度上升甚至超過相關標準，本次研究開發的帶電處理隔離開關發熱分流裝置，就是要在不停電的情況下盡可能地降低電阻值，因此，只要在發熱部位并聯上一個極小的電阻，甚至是將發熱部位短接，這樣就能有效降低發熱點的阻值，從而達到降低溫度的目的。

3.3 基本結構

絕緣操作桿與導流短接裝置是母線T接金具發熱臨時短接裝置的主要組成部分。

3.4 研究確定方案

（1）夾具導體。因對夾具導體的機械強度與導電性能具有較高的要求，因此，采用6061鋁合金加工，通過CNC加工中心雕銑一次性加工成型，整體結構無焊接和斷開處，且做硬質氧化處理增加硬度，能夠滿足所需的機械強度要求。為了防止夾具在操作夾緊作業過程中受到外力的影響而變形，導致夾緊力降低從而松脫，夾具有加強筋設計且能夠保證橫截面積的導電通過性的需求。夾具與導線接觸是圓弧狀能盡可能地大面積接觸導線，在夾具夾緊的狀態下，有足夠的摩擦力，避免滑出脫落的可能，可以滿足正常運行。夾具其中一只呈水平狀，可實現夾具頭部角度調整，底座開有12個孔每4個孔對應一顆緊固螺栓，且間距角度為22.5°；故夾頭可根據緊固螺栓與對應孔緊固來調節夾頭角度，共可調節4個角度。根據現場實際操作應用調整最適合操作角度。且還給夾具設計配置了可以加母排的轉換頭，該夾具的設計不局限于圓柱形導線的夾緊引流，能夠適用于母排的夾緊引流。

（2）內置防松裝置。為了避免操作過程中松脫、滑落的可能性，母線T接金具發熱臨時短接裝置設置了內置的防松裝置，由內卡簧擋圈，高強彈性墊片，中心軸組成，當裝置緊固后，高強彈性墊片會給中心軸一個反向的力，使得夾具夾緊后不能隨意出現松脫滑落的可能性，在外部加裝了由高強彈簧鋼制作的拉簧，同時，加強彈性墊片的反向力，使內置防松裝置更加穩固牢靠。

（3）夾緊緊固裝置。若是將家具導體加緊時，能夠與導電接觸面夾緊力實際要求相符，但電力線路操作開距超出軟銅線的長度，將會拉扯夾具跑偏，導致夾具接觸不良等問題，嚴重時，甚至會導致夾具導體發熱燒毀。因此，為了很好地解決上述問題，在夾具的底部設置了相應的緊固裝置，以便于夾具導體運行過程中夾緊力能夠借助擰緊緊固裝置螺栓的螺紋咬合力，促使夾具導體實現可靠抱緊，該緊固裝置不僅能夠取得良好的應用效果，還具有結構簡單的優勢，這使得其在實際應用中具有良好的應用效果。

圖2 母線T接金具發熱臨時短接裝置外形結構圖

（4）連接軟導體。鏈接導體主要是兩套夾具導體連接形成一個完整的導電回路，應確保該回路具備良好的機械強度與導電性能，這就需要該回路在強大外力作用下也不會斷。在實際裝設過程中，應確保短接裝置安全距離足夠，通常情況下，要求鏈接導體長度值小于80厘米。將該短接裝置裝于電力線路上后，應能夠將電力線路斷開，以便于電流能夠可靠的轉移至短接裝置上，還需確保電力線路接頭的開距與實際帶電處理要求相符。而要實現上述要求，所選鏈接導體應為柔性材質，本次研究所應用的鏈接導體是150mm2的多股軟線，長度值為80厘米，為了確保夾具導體與鏈接導體之間連接可靠性，那么連接的接觸電阻要低，可以專門設置一個過渡接頭，將多股軟銅線成功插入到過渡接頭后再開展焊接與壓接，從而確保鏈接導體的機械強度與導電性能滿足相關要求。

（5）絕緣操作桿。材料采用環氧玻璃布纏繞彩色憎水性絕緣管，該材料抗老化性能、抗滲透性能、電氣性能與機械性能都良好。設置每節為1.5米長，分節處采用螺旋接口，最長可做到6～10米，可分節裝袋攜帶。體積小、重量輕、使用方便、易攜帶，可以根據環境的空間安裝節數。絕緣操作桿是屬于帶電作業類硬質絕緣工具，符合國家電力行業DL408-91《帶電作業類硬質絕緣工具技術標準》的檢驗標準。絕緣操作桿頂端固定安裝有連接件，與夾具導體鏈接，插入夾具導體底端處，然后旋轉絕緣操作桿，就可以使得夾具導體夾緊電纜，在夾緊運行后，可以取下絕緣操作桿，操作快捷簡單。

4 臨時短接裝置的主要特點

4.1 絕緣性能佳

因操作部分所采用的絕緣材料均為高強度環氧玻璃布纏繞，從而有效確保了操作人員的安全性。

4.2 結構簡單可靠

電力線路故障檢修過程中需要應用到的臨時短接裝置，對于其安全性與功能都具有很高的要求，那么，在開展設計的過程中，就對各個部件的互相依托性能予以了綜合考慮，從而促進其可靠性的提升。但是，不管是絕緣操作桿還是短接導流裝置，都需要以最少的零件實現最復雜的功能。

4.3 功能齊全

零時短接裝置具有以下功能：（1）能夠承載最大300A電流，可以滿足帶電裝置設備的大電流快速短接；（2）能夠對150～300mm2的圓形導體進行快速可靠夾緊短接，還匹配了轉換夾具頭能夠適用于母排；（3）裝置導體為柔性材質，能夠實現多角度操作，且夾導體其中一只呈水平狀，可實現夾具頭部角度調整，根據現場實際操作應用調整最適合操作角度。（4）結合電力線路的線材實際特點，適當調整該裝置的鏈接導體，以便于實現線路中故障點的臨時短接。

5 研究的結論與應用

若電力線路中的隔離開關出現其他原因導致的故障或者是異常發熱，借助于該裝置實現臨時短接與檢修，以便于電力線路能夠保證時序的安全穩定運行。因在開展該短接裝置設計的過程中，需要對通用性予以綜合考慮，給夾具設計配置了可以加母排的轉換頭，該夾具的設計不局限于圓柱形導線的夾緊短接引流，能夠適用于母排的夾緊短接引流。它不僅可以運用到高壓隔離開關短接，也可以運用到斷路器斷口間的短接、電力線路故障的檢修上以及其他導體的臨時短接，以便于防止設備的異常發熱，從而為搶修工作爭取更多的時間，確保電網運行的可靠性，也有利于經濟效益與社會效益的提升。