浅议高压输电线路发热故障的原因分析与处理

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　　摘要: 高压输电线路担负着输送和分配电能的任务,并联络各发电厂、变电站使之并列运行,其运行状态直接决定电力系统的安全和效益。本文主要对一起110KV高压线路发热故障的成因与处理方法进行了分析，以供同仁参考。
　　关键词：110KV输电线路 发热故障 原因分析 处理方法
　　
　　一、前言
　　高压输电线路常见事故多由设备过热引起，电气设备热故障分外部热故障和内部热故障。外部热故障主要指裸露接头由于压接不良等原因，在大电流作用下，接头温度升高，接触电阻增大，恶性循环造成隐患，此类故障占外部热故障的90%以上。本文主要对一起110KV高压线路发热故障的成因与处理方法进行了分析，以供同仁参考。
　　
　　二、高压线路发热的原因分析与处理方法
　　某地段110kV线路一直处于大负荷运行，为保证线路安全可靠运行，线路运行人员对该线路进行了特巡，在巡查中，输电人员对各耐张杆塔的跳线连接点进行红外线成像测温工作。测试中发现#8杆A相跳线面向大号侧第二只并沟线夹有明显发热，最高点温度达72.7℃，环境温度为29.0℃，设备正常点温度为29.1℃，经计算得相对温差为99.6%，测试时线路负荷为：76MW，电流为：399A；#13杆A相跳线靠大号侧第一只并沟线夹有明显发热现象，最高点温度达：141.6℃，环境温度为32.7℃，设备正常点温度为35.7℃，经计算得相对温差为：99.2%，测试时线路负荷为：81MW，电流为：430A。而且随着负荷增加发热点温度还会提高，必需尽快采取有效手段和方法消除缺陷。否则，将会影响整个电网的安全运行。
　　（1）#8杆发热情况分析
　　架空线路跳线一般都用两个并沟线夹过流(图1)，在一般情况下，发热的只是其中的一个线夹(设线夹2发热)。在人们的思想中，总是认为这是由于线夹2接触不好即电阻大所引起，在处理时仅处理线夹2，但过不久线夹2又会发热。本人认为线夹2发热在很大程度上取决于线夹1的接触电阻，如果线夹1的接触电阻小，即使线夹2的接触电阻大些(当然不是很大)，线夹2也不会发热，具体分析如下。
　　我们知道，当电流I通过电阻为R的接头时所消耗的功率为
　　P＝I2R(1)
　　
　　图1架空线路跳线示意图
　　P就是使接头发热的能量来源，如果不存在散热的话，P将使接头的温度不断升高，但事实上，散热和发热是同时存在的，所以温升ΔT不是直线上升，而是呈指数曲线上升，经过一定时间后达到稳定。我们关心的并不是发热的温升过程，而是稳定以后的温升值ΔT。
　　ΔT＝PRr (2)
　　式中P―热流，即热功率； Rr―接头的热阻，单位K/W；
　　在温升达到稳定后，电流I通过接头所产生的功率P＝I2R即热流。
　　 ΔT＝I2RRr (3)
　　Rr表示通过每瓦热流时引起的稳定温升值。它意味着通过传导、对流、幅射3种形式向外散发热量的多少，如果散热越快，通过相同的热流P引起的稳定温升ΔT就越小，也就是热阻越小，反之亦然。
　　由式(3)可知，影响接头温度温升的条件有三：接头本身的电阻R，负荷电流I及表示散热多少的热阻Rr。在下面的分析中，我们认为线路的负荷电流I和热阻Rr是一定的。
　　设线夹1和线夹2的电阻分别为R1和R2，相当于并联，(图2)。
　　
　　图2线夹等值电路图
　　代入式(3)得： ΔT2=I22R2Rr=I2Rr (4)
　　式中ΔT2是线夹2的稳定温升。
　　当电流I和热阻Rr不变时，线夹2的温升取决于数值的大小。R1越大，温升ΔT2也越大。其物理意义是很明显的：当R1越大时，通过R2的分流也越大，而R2和Rr是一定的，所以温升ΔT2也越大。所以线夹2发热，不仅是线夹2接触有问题，在一定程度上还取决于线夹1的接触电阻大小。正如上面所分析的，接头2具有一定的电阻，但是接头1具有比接头2更大的电阻，致使大部分负荷电流通过接头2，而接头的温升是与电流的平方成正比的，所以接头2发热而接头1并不发热。接头1的电阻越大，接头2的温升就越高，所以我们在处理发热的接头2时，不能仅仅处理接头2就算完事，而不去处理接头1，否则，接头2迟早还会发热。
　　 处理方法：彻底处理的办法是把线夹1和线夹2都重新清擦干净，涂上导电油脂后再用细钢刷刷过，然后再装上去。
　　（2）#13杆A相跳线并沟线夹发热分析：
　　1）登杆检查发现#13杆A相跳线尾线有散股；2）跳线发热温度高于并沟线夹的温度；3）#13杆位于农田中间且附近有间食品厂，污染较严重，从相片看，跳线附有侵蚀性污染物，并沟线夹表面也有严重的污染物；4）从外观上看并沟线夹质量比较差，线夹表面色泽较黑且有轻微坑洼。
　　根据实践证明，高压线路中线路金具的热缺陷较多，集中在耐张线夹、四分裂变三分裂连接导流板、跳线线夹、接续管等机械连接部分。统计近几年来检测到的外部热故障的几千个数据，可以看到线夹和刀闸触头的热故障占整个外部热故障的77，它们的平均温升约在30℃左右，其它外部接头的平均温升在20-25℃之间。造成过热的原因：
　　①氧化腐蚀。由于外部热缺陷的导体接头部位长期裸露在大气中运行，长年受到日晒、雨淋、风尘结露及化学活性气体的侵蚀，造成金属导体接触表面严重锈蚀或氧化，氧化层都会使金属接触面的电阻率增加几十倍甚至上百倍；
　　②导线接头松动。导体连接部位在长期遭受机械震动、抖动或在风力作用下摆动，使导体压接螺丝松动；
　　③安装质量差。a)如接头紧固件未紧到位;b)安装时紧固螺丝上下未放平垫圈或弹簧垫圈，受气温热胀冷缩的影响而松动;c)线夹与导线接续前未清刷，没有涂电力复合脂，或复合脂封闭不好，使潮气侵入造成氧化使接触电阻变大而发热;d)铝导线与铜接点连接未加铜铝过渡接头;e)线夹结构不好，导线在线夹端口受伤断股;f)线夹大小与导线不配套，输电线连接点前后截面及导流能力不匹配;g)线夹结构造成的磁滞涡流损耗发热。
　　处理方法：
　　1)金具质量。变电所母线及设备线夹金具，根据需要选用优质产品，载流量及动热稳定性能，应符合设计要求。特别是设备线夹，应积极采用先进的铜、铝扩散焊工艺的铜铝过渡产品，坚决杜绝伪劣产品入网运行。
　　2)防氧化。设备接头的接触表面要进行防氧化处理，应优先采用电力复合脂(即导电膏)以代替传统常规的凡士林。
　　3)接触面处理。接头接触面可采用锉刀把接头接触面严重不平的地方和毛刺锉掉，使接触面平整光洁，但应注意母线加工后的截面减少值:铜质不超过原截面的3，铝质不超过5。
　　4)紧固压力控制。部分检修人员在接头的连接上存有误区，认为连接螺栓拧的愈紧愈好，其实不然。因此进行螺栓紧固时，螺栓不能拧得过紧，以弹簧垫圈压平即可，有条件时，应用力矩板手进行紧固,以防压力过大。
　　5)工艺程序。制定连接点安装的技术规范程序。根据造成连接点过热的不同类型，制定不同的工艺规程。采用爆压的线路金具故障率比采用液压的高很多，如广东高压线路接续金具采用液压后，故障率明显下降。
　　6)检测措施。对于运行设备，运行值班人员要定期巡视连接头发热情况。有些连接点过热可通过观察来确定，比如运行中过热的连接点会失去金属光泽，导体上连接点附近涂的色漆颜色加深等。
　　
　　三、处理结果
　　该线路经调度批准停电消缺，输电班人员立即进行了有针对性的抢修，更换了发热相全部的跳线并沟线夹更换为导电良好的节能线夹，在更换线夹时，采用磨沙纸对跳线进行打磨，消除污垢，安装时并涂上导电脂。#13杆A相跳线并沟线打开后发现导线驳口1处，属安装遗留问题，证实与分析情况一致。处理方案完全按分析结果进行，在线路恢复供电后，输电人员继续对该两处设备进行红外成像测温，结果发热处并沟线夹温升已恢复正常。
　　
　　四、结束语
　　随着我国经济的高速发展，全国电力供应增长迅速，相应的电力设备一直在高效率运转，就目前广东要求极高的运行可靠性面前，设备存在着较高的运行压力，希望本文中所分析的一些运行经验能给大家有所借鉴。
　　
　　参考文献：
　　[1]. 苏赤勇.关于跳线接头发热的几个问题探讨[J].广西电力技术,1999,(2)
　　
　　注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。

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