西北地區(qū)某110kV 輸電線路引流線線夾失效分析

張 麗，蔣 菲，趙朝友，張素慧

（1.甘肅電力科學(xué)研究院技術(shù)中心有限公司，甘肅 蘭州 730070；2.國(guó)網(wǎng)甘肅省電力公司電力科學(xué)研究院，甘肅 蘭州 730070）

耐張線夾用于固定導(dǎo)線的端頭，是承受機(jī)械電氣負(fù)荷的金具，其型式有螺栓型、壓縮型、預(yù)絞型、楔型等。我國(guó)架空輸電線路的運(yùn)行過(guò)程中，導(dǎo)、地線連接大量采用壓接型電力金具，即耐張線夾和接續(xù)管。壓接型電力金具既要承受導(dǎo)線或地線的全部張力，同時(shí)又是導(dǎo)體，起到過(guò)流的作用，此類(lèi)金具一旦安裝后，就不再拆卸。國(guó)內(nèi)現(xiàn)已有不少因耐張線夾質(zhì)量問(wèn)題引發(fā)的線路運(yùn)行事故的報(bào)道，因而耐張線夾的壓接及安裝質(zhì)量嚴(yán)重影響輸電線路的安全運(yùn)行[1-4]。

此研究以西北地區(qū)某110kV 線路引流線線夾燒熔事件為例，通過(guò)外觀檢查、結(jié)構(gòu)尺寸測(cè)量及材質(zhì)分析等試驗(yàn)手段，分析查找引流線夾燒熔的真實(shí)原因，為全面開(kāi)展同類(lèi)問(wèn)題的排查處理提供科學(xué)依據(jù)。

1 概述

2019 年11 月6 日0 時(shí)34 分，某110kV 線零序過(guò)流Ⅲ段保護(hù)動(dòng)作，開(kāi)關(guān)跳閘，重合閘動(dòng)作成功，B相缺相運(yùn)行。2019 年11 月6 日14 時(shí)10 分，該線路所屬供電公司輸電運(yùn)檢中心巡視發(fā)現(xiàn)此110KV 線路鐵塔中相引流線斷裂。該線路全長(zhǎng)15.191km，故障區(qū)段導(dǎo)線型號(hào)為L(zhǎng)GJ-240/55，地線型號(hào)為1X19-9-1270-B，于2005 年11 月投入運(yùn)行。

2 檢驗(yàn)

2.1 樣品部位說(shuō)明

失效樣品為螺栓連接引流線線夾，引流線線夾兩個(gè)螺栓連接中段發(fā)生高溫熔斷，將其分A 與B 兩側(cè)，其整體形貌（如圖1 所示）。

圖1 樣品示意圖

2.2 宏觀檢查

該失效引流線線夾有2 個(gè)連接螺栓，燒斷部位在2 個(gè)螺栓中間，斷口可見(jiàn)明顯的高溫灼傷和熔化變形。兩個(gè)螺栓螺母都存在高溫?zé)郜F(xiàn)象，并且在壓合面附近螺栓及螺母存在長(zhǎng)期高溫運(yùn)行造成的氧化發(fā)黑現(xiàn)象，（如圖2、圖3 所示）。從圖2 可以清晰看到線夾鋁材燒熔時(shí)上部墊片對(duì)其形成的圓形壓痕，同時(shí)圖3 中墊片因高溫?zé)叟c鋁質(zhì)線夾緊密結(jié)合為一體。從線夾兩個(gè)螺栓及墊片表面燒熔部位形貌判斷，線夾安裝時(shí)，在引流線線夾連板上加裝了墊片，再將其與耐張線夾引流板連接；同時(shí)，從線夾A 側(cè)螺栓連接螺母下部銹蝕現(xiàn)象看出，螺栓存在松動(dòng)，并未壓緊引流線線夾連板與耐張線夾引流板。

圖2 引流線線夾A 側(cè)

圖3 引流線線夾B 側(cè)

以螺母為界點(diǎn)將螺栓分為上下兩部分，并測(cè)量其直徑，結(jié)果見(jiàn)表1。對(duì)螺栓螺距進(jìn)行測(cè)量，為2mm。結(jié)合下表直徑測(cè)量結(jié)果，判斷該螺栓為M16 普通螺栓。

表1 螺栓直徑測(cè)量/mm

2.3 材質(zhì)分析

將引流線線夾及連接螺栓原始表面打磨清洗后進(jìn)行光譜分析，分析結(jié)果見(jiàn)表2、表3：

表2 引流線線夾材質(zhì)分析（質(zhì)量分?jǐn)?shù)/%）

表3 螺栓材質(zhì)分析（質(zhì)量分?jǐn)?shù)/%）

失效引流線線夾的鋁含量超過(guò)99.5%，符合DL/T 346-2010 《設(shè)備線夾》 中“設(shè)備線夾本體按GB/T 1196，采用鋁含量不低于99.5%的鋁材制造”要求。從螺栓材質(zhì)分析及尺寸測(cè)量結(jié)果看，該螺栓為普通碳鋼粗牙螺栓，因未提供螺栓設(shè)計(jì)資料無(wú)法對(duì)測(cè)量結(jié)果進(jìn)行對(duì)比[5]。

3 原因分析

耐張線夾引流板與引流線線夾連板均為鋁質(zhì)，參考GB 50233-2014 《110～750kV 架空輸電線路施工及驗(yàn)收規(guī)范》中8.6.15 條相關(guān)要求，即“鋁制引流連板及并溝線夾的連接面應(yīng)平整、光潔，安裝應(yīng)符合下列規(guī)定：（1）安裝前應(yīng)檢查連接面是否平整，耐張線夾引流連板的光潔面應(yīng)與引流線線夾連板的光潔面接觸；（2）使用汽油洗擦表面污垢后，應(yīng)先涂一層電力復(fù)合脂，再用細(xì)鋼絲刷清除有電力復(fù)合脂的表面氧化膜；（3）應(yīng)保留電力復(fù)合脂，并應(yīng)逐個(gè)均勻的緊固連接螺栓。螺栓的扭矩應(yīng)符合該產(chǎn)品說(shuō)明書(shū)的要求”。按照標(biāo)準(zhǔn)工藝規(guī)范要求，應(yīng)該將兩塊鋁板導(dǎo)電接觸面打磨平整后直接進(jìn)行連接，但檢查樣品時(shí)卻發(fā)現(xiàn)兩塊連板之間墊有一塊帶有鍍鋅層的墊片（墊片厚度3.46mm），導(dǎo)致鋁質(zhì)連板之間未能相互接觸，電流只能通過(guò)墊片及螺栓傳導(dǎo)[6]。

因墊片及螺栓材質(zhì)為鋼，其電阻遠(yuǎn)大于鋁，且連接部位接觸面積很小，運(yùn)行中會(huì)使局部區(qū)域電流密度過(guò)大嚴(yán)重發(fā)熱。由于螺栓、墊片、螺母接觸部位長(zhǎng)期發(fā)熱使得材料表面銹蝕、氧化，從而失去導(dǎo)電性，導(dǎo)致接觸面接觸電阻增大，進(jìn)一步引起連接部位發(fā)熱。從樣品中可以看出墊片兩面的鍍層部分脫落和變色，靠近中心部位有大面積燒蝕現(xiàn)象。

隨著材料表面的氧化、銹蝕和燒損使得螺栓緊固力下降，導(dǎo)體之間間隙進(jìn)一步增大，引起局部放電和電弧，造成溫度快速升高，最終導(dǎo)致螺栓與連板接觸點(diǎn)燒熔并造成連板融化斷裂。

4 結(jié)論

因安裝缺陷導(dǎo)致耐張線夾引流板與引流線線夾連板結(jié)合面未有效接觸，運(yùn)行中連接點(diǎn)局部發(fā)熱，最終造成線夾連接螺栓燒損及連板燒斷。

5 意見(jiàn)及建議

為了防止此類(lèi)事故的再次發(fā)生，以及保障電網(wǎng)安全及供電可靠性。建議：

（1）嚴(yán)格安裝相關(guān)技術(shù)規(guī)范進(jìn)行線路安裝、驗(yàn)收，盡早發(fā)現(xiàn)和消除安裝缺陷；

（2）加強(qiáng)對(duì)同類(lèi)線路檢查，結(jié)合線路負(fù)荷變化情況提高紅外測(cè)溫頻次，做好圖文記錄及溫度變化趨勢(shì)對(duì)比分析，發(fā)現(xiàn)異常情況及時(shí)處理；

（3）對(duì)耐張線夾定期檢修，保證線夾連板接觸面導(dǎo)電良好，防止接觸面與空氣接觸導(dǎo)致銹蝕或氧化；

（4）保證引流線線夾與連板連接螺栓緊力，加裝防松墊片，避免由于螺栓緊力不足造成接觸面松動(dòng)。