淺析35kV配電網銅鋁過渡線夾斷裂原因與改進措施

崔安原

（棗莊礦業(集團)有限責任公司供電工程處，山東 棗莊 277000）

銅鋁過渡線夾是一種用于連接銅導線和鋁導線的夾具。由于銅和鋁2種導線材質的導電性能不同，因此，在電力傳輸和配電系統中，經常需要將通過銅鋁過渡線夾將銅導線和鋁導線兩者連接起來。由于電纜終端塔等輸電設備長期暴露于戶外，銅鋁過渡線夾時刻面臨著運行環境的嚴峻考驗。如果在35kV配電網中，銅鋁過渡線夾忽然出現斷裂問題，就會在某一地區內造成大面積的停電，對人們的生活與生產造成嚴重的負面影響，故此，圍繞35kV配電網銅鋁過渡線夾斷裂原因，制定可行性高、針對性強的改進措施，具有十分重要的現實意義。

1 35kV配電網銅鋁過渡線夾斷裂原因

根據電網運行經驗，銅鋁過渡線夾發生斷裂是致使配電網故障的重要原因。為了能從根本上改善銅鋁線夾過渡處斷裂情況，必須對產生斷裂的原因開展全方面、多維度的探索與分析，就目前而言，常見斷裂原因有以下幾種。

1.1 化學活性差異

在銅鋁過渡線夾里，因為鋁與銅間存有明顯的化學活性差異，因此如果接觸面因為空氣中的二氧化碳、水分以及其他雜質的作用產生電解液的時候，會出現以銅為正極、鋁為負極的電池，從而讓鋁線端出現電化學腐蝕，從而增大連接處接觸電阻，在電阻達到臨界點時，銅鋁接頭焊接面處就會出現斷裂的現象。

1.2 膨脹系數差異

由于鋁與銅的化學性質原因，其膨脹系數迥然不同，銅的熱膨脹系數比鋁小36%左右，如果接頭處出現發熱的現象，那么銅線端材質會受到一定擠壓，同時，此類擠壓在冷卻過后無法進行完全復原。故此，35kV電網在長時期的運行后，受到反復擠壓會導致接觸面出現一定的間隙，對接觸面積造成一定影響，增大接觸電阻，進一步加快氧化速度，從而降低接頭強度，最終導致線夾斷裂問題。

1.3 施工工藝問題

一些銅鋁過渡線夾因受到安裝位置的限制，須要有一定的角度進行維持，但值得重視的是，目前現有的線夾種類，大多為平板線夾，在投運后，銅鋁焊接面因為長期受力的影響，極易出現焊接面斷裂的問題。同時，部分施工人員往往采用將鋼材料固定完畢后，再開展鋁線壓接的工藝，在此過程中，會出現一定的外力，導致銅鋁鏈接部分的焊面產生空隙，在運行過程中，由于長時期的外力牽引問題，致使銅鋁焊面部分出現裂紋，進而導致線夾斷裂。

1.4 產品質量問題

目前，在日常工作中，部分焊工雖然具有專業證書，但是專業能力相對較差，不具備焊接銅鋁過渡線夾的專業能力。這就導致了一些銅鋁過渡線夾的銅鋁過渡處并未采用正確的焊接方式，或焊接水平差，銅鋁接觸面積相對小，并存有接觸面未焊滿、未焊透、虛焊等問題，導致銅鋁接觸面結合力在遇到受力或發熱狀況的時候很容易發生斷裂的現象。此外，制造設備線夾的原材料鋁或銅純度不達標，在35kV電網運行的過程中，會對銅鋁過渡線夾的導電能力和材料強度造成嚴重的負面影響。如果銅鋁線夾的雜質分布于焊接界面處，那么其往往會起到裂紋源的作用，在一些外部因素的作用下，在焊縫當中會逐步出現裂紋，并最終導致焊縫斷裂的問題出現。

1.5 設備選型不對

一些銅鋁過渡線夾缺乏通用性，部分銅鋁過渡線夾使用非標物資，這就導致了頻繁出現由于線夾鉆孔較小無法使用，必須進行二次鉆孔的狀況。但二次鉆孔會對線夾造成一定的傷害，對銅鋁結合處密實度造成負面影響，引起線夾斷裂。

1.6 運行巡視不到位

任何事故的出現都不是短時間造成的，而是從量變到質變，從漸變到突變的過程，如果不進行控制，就會蔓延為嚴重的斷裂事故。在斷裂事故發生前，往往會出現應力集中、發熱的情況，但是因為部分線夾處于穿墻導管的位置，故此運行維護人員缺乏重視，最終釀成斷裂事件。

2 35kV配電網銅鋁過渡線夾的改進方案

圍繞上文中對35kV配電網銅鋁過渡線夾斷裂因素的研究與分析，本文將從下述4個方面針對銅鋁過渡線夾開展改進，并提出相應的改進方案如圖1所示。

圖1 改進后銅鋁過渡線夾示意圖

2.1 增大銅鋁結合面積

正如前文所述，銅鋁結合面積的大小與銅鋁過渡是否會產生斷裂密切相關。如圖1所示，在本方案中，銅鋁過渡線夾的過渡面應當位于連接板處，從厚度上分可以將連接板分為兩部分，下部分為鋁材質、上部分為銅材質，通過銅鋁結合的方式，可以使整個連接板的結合面面積更大，提高銅鋁過渡線夾的穩定性，減少出現斷裂的概率。

2.2 選擇合理的焊接方式

在對銅鋁結合處進行焊接作業的時候，邊緣處相對較為容易，但是結合面的中間部位卻很難焊實。具體地說，因為上述線夾的銅鋁結合面積相對較大，故此，其中間部位極易出現虛焊問題。為了保證焊接質量，施工人員可以采用激光焊方式進行作業。激光焊（Laser welding）的能源為以聚焦的激光束，在激光束對焊件進行轟擊的時候，往往會產生大量熱量，焊工再通過該利用熱量進行焊接作業。因為激光具有聚焦、折射的光學性質，因此，激光焊與可達性很差的部位與微型部件的焊接具有天然的契合性。所以，利用激光焊可以將鋁制連接板和銅制連接板兩者緊密地鏈接在一起，同時，銅鋁接觸面積大，接觸電阻小，保障了銅鋁過渡線夾的可靠性，減少發生斷裂的可能。此外，在進行焊接前，有關工作人員應當檢查焊工的特種作業證件，并且對其技能進行細致的考察，如果對方能夠滿足本單位的需求，再允許其進行施工作業。

2.3 提升線夾通用性，減少二次加工

連接板上設有圓孔與長孔，其尺寸大小根據常用開關樁頭上孔徑大小進行設置。圓孔、長孔的雙孔組合有效增加了線夾的通用性，從而使線夾能夠和型號不同的開關樁頭進行連接。同時鋁制線夾的下線爪與上線爪內側設置和鋁導線形狀相適應的內襯部能夠使線爪可以緊密地將鋁導線抓實，提高接觸面積，減少接觸電阻，該方式普遍適用于橫截面積在70～240mm2以內的鋁導線。

2.4 采用無溶劑絕緣防腐防水涂料，減少電化學腐蝕

空氣蘊含的二氧化碳、水分以及其他顆粒雜質是致使銅鋁過渡線夾出現電化學腐蝕的主要因素。如果能夠把外界環境和線夾隔絕能夠行之有效地減少電化學腐蝕問題，提升線夾使用壽命。3M 525BG無溶劑絕緣防腐防水涂料具有固化方便、收縮性強、防水能力優異的特征，如果能夠在銅鋁結合面處，利用無溶劑絕緣防腐防水涂料進行包裹，那么便能夠行之有效地對空氣中的雜物進行隔絕，為線夾過渡處運行環境提供保障，提升線夾的可靠性。涂抹無溶劑絕緣防腐防水涂料后接入點如圖2所示。

圖2 涂抹無溶劑絕緣防腐防水涂料后接點

3 銅鋁過渡線夾斷裂防范措施

在通過方案改善銅鋁過渡線夾斷裂問題的同時，35kV電網的維護人員還應當注重銅鋁過渡線夾的防范工作，進一步地避免出現線夾斷裂的問題。

3.1 嚴控質量關

電網在購入銅鋁過渡線夾的時候，應當向供應商索要相關資格證書，并且對銅鋁過渡線夾進行抽查，檢查其焊接工藝與材料純度，只有在具備證書，并且抽查合格的前提下，才能將這批銅鋁過渡電夾投入日常使用中。如果并未達到本單位標準，應當及時與供貨商進行溝通，提交書面申請，進行退貨處理，確保設備能夠無隱患投運，為電網的穩定運行提供保障。

3.2 積極采用新技術

35kV電網的管理部門應當積極采用先進的技術手段，對銅鋁過渡線夾進行管理。例如，管理部門可以采用紅外測溫等方式，對銅鋁過渡線夾的運行狀態進行事實監控，如果銅鋁過渡線夾出現斷裂問題，則可以及時地為管理人員進行示警，做到問題早發現早處理。與此同時，如果銅鋁過渡線夾在運行過程中出現斷裂問題，管理部門可以圍繞現場情況與自身工作經驗，全面分析其出現的原因，并且將其錄入相關的信息資料庫中，為之后可能出現的維修工作提供參考與幫助。

3.3 減少線夾過渡處的受力

運行人員在日常工作中，應當注重對于銅鋁過渡線夾的巡視工作，如果在巡視過程中，出現了線夾有受機械力或者嚴重風擺的問題，那么則應當在第一時間拍攝相關視頻證據，為相關領導做出詳細報告，避免問題的進一步擴大化。此外，在操作隔離開關相關設備時，應關注與旋轉設備相關聯的設備線夾是否存在扭動的現象，若是發生扭動的情況，也應當及時上報給相關領導部門。在對地線進行接掛的時候，不應當用力過猛，這一方式會使線夾受到一定的損傷，而應選擇型號適當的接地線，并且根據相關操作標準開展懸掛作業，減少經常懸掛接地線部分的銅鋁過渡線夾造成損傷。

4 結語

總而言之，對于正在運行的35kV配電網而言，銅鋁過渡線夾的斷裂是引起系統故障的常見因素。由此可見，銅鋁過渡線夾對整個電力系統運行的安全性、穩定性有較大的影響。銅鋁過渡線夾之所以會發生斷裂，是因為多種因素的協同作用結果，需要對其原因進行全方位、多維度的研究與分析，并且圍繞不同的成因提出可行性高、針對性強的改進策略。在本文的研究中，細致地分析了容易造成銅鋁過渡線夾斷裂的6個因素，并圍繞著上述因素，指出4種優化策略，并提供了1種銅鋁過渡線夾的具體實施方案。該方案圍繞焊接方法優化、運營環境改善、工藝設計改進等方式，有效地提升了35kV配電網銅鋁過渡線夾的穩定程度，降低發生斷裂的可能，從根本上為35kV配電網的運行安全提供保障，具有十分優異的實際應用價值。