输电线路接头发热故障分析与预防

摘 要：针对红外测温中发现的输电线路连接器尤其是接头过热、放电甚至断线事故，通过苏州地区现有的典型事例进行故障原因分析，找出发热的真正原因，特别是紧急缺陷。提出有效的防范措施，预防此类发热异常现象再次发生，提高线路运行中的可靠性。

关键词：输电线路 接头 红外测温 对策

随着社会经济的迅速发展和人民生活水平的不断提高，用电负荷的节节攀升，因此架空送电线路安全稳定运行显得至关重要。作为送电线路的重要组成部分，导线的主要功能是为变电所之间输送电能[1]。导线接头发热异常若未能及时发现、不能及时处理，其结果必然会因恶性循环而引发导线连接点熔焊、导线断裂等事故，对电力系统的安全运行造成很大的威胁。虽然根据《架空送电线路运行规程》要求，巡视人员每个周期都对所管辖线路进行巡视，发现缺陷立即上报处理，但线路接头过热情况是用肉眼很难观察到的，各个供电公司输电运检中心一直采用手持式红外测温仪对输电线路接头进行红外测温监控，根据温差的不同，把接头发热异常情况分为以下几种：正常、监控、一般缺陷、重要缺陷、紧急缺陷[2]。

耐张线夹连结处的温度T1与导线温度T2的温差⊿T<5℃，属于正常误差范围之内；只记录在案，不必确定故障性质，对于小负荷要注意负荷变化引起的发热过程。

5℃≤⊿T<10℃，为监控状态。在负荷大的情况下，定期对监控点进行测温，看是否有温差扩大的情况发生。

10℃≤⊿T<20℃，为一般缺陷，指设备存在过热，有一定温差，温度场有一定梯度，但还不会马上引起事故，一般要求记录在案，注意观察其缺陷的发展，利用停电检修机会，有计划的安排试验检修消除缺陷。

20℃≤⊿T，为重要缺陷，指设备存在过热，程度较重，温度场分布梯度较大，温差较大，应尽快安排处理[3]。电流致热的设备应视情况降低负荷电流，电压致热的设备应安排其它测试手段，确认缺陷性质后，立即消缺。

耐张线夹连结处的温度T1≥80℃，为紧急缺陷，指设备最高温度超过GB/T11022规定的最高允许温度，应立即安排处理[4]。电流致热的设备应立即紧急降低负荷电流或立即消缺，电压致热的设备应立即安排其他试验手段，确定缺陷性质，立即消缺。

1、典型接头过热故障现象

1） 2008年8月，输电工区利用红外线测温仪对架空线路接头测温中发现，2999车港线41#B相大号侧下导线耐张线夹发热，从红外线成像图中可看出：耐张线夹温度为59.4℃，导线本体温度为32.6℃，耐张线夹温度超过导线温度26.8℃。当时测温是环境温度为29℃。

2） 2008年9月，输电工区利用红外线测温仪对架空线路接头测温中发现，1134宝尹线24#C相T接发热，从红外线成像图中可看出：T型线夹最大温度为100.6℃，耐张线夹最大温度为46.4℃，导线最大温度为32℃，T型线夹和导线温度最大温差达到72.6℃。当时测温时是环境温度为29℃。

3） 2008年11月23日03：50，4525金丰线#49塔（金桥变侧）B相耐张线夹引流板因过热烧断后脱落，脱落后中相跳线一头掉落在塔身上，引起跳闸。断裂导线有明显过热烧伤痕迹，误用铜铝过渡线夹并接触不良所致。

图1 2999车港线41#B相大号侧下导线发热故障

图2 1134宝尹线24#C相T接头发热故障

2、接头过热故障原因分析

根据多年运行经验，我们可以对高压输电线路过热点的缺陷进行系统的分析，总结出形成线路接头过热的主要原因[5]：

1） 在施工中损坏了连接器或导线的线股，因而降低了导线连接处的机械强度，容易引发事故。

2） 紧固螺栓压力不当。在架空线路运行过程中，由于受自然风的影响，导线（包括接头）不断振动造成紧固螺栓松动。由于紧固件与引流板材质不同导致膨胀系数不同（钢的膨胀系数远小于铝，在运行中随着负荷电流和温度的变化，铝和钢的膨胀和收缩程度将因差异而产生蠕变（所谓蠕变就是金属在应力的作用下缓慢的塑性变形。蠕变的过程还与接头处的温度有很大的关系），当负荷电流和环境温度变大时，引流板因过热而膨胀，使接触表面位置错开形成微小的空隙而氧化；当负荷电流和环境温度变小时，引流板会收缩，但由于接触面被氧化膜覆盖，引流板不可能恢复到最初的金属间直接接触。每次温度变化的循环所增加的接触电阻将会使下一次循环的热量增加，所增加的较高温度又会使接头的工作状况进一步变形，形成恶性循环，最终导致接头过热故障[6]。有些施工人员认为螺栓拧的越紧越好，这是错误的做法，由于铝质引流板的弹性系数小，螺栓太紧压力过大会造成引流板接触面轻微变形隆起，反而使接触面积减少接触电阻增大。

3） 接触面处理不当。在施工过程中有些施工人员对导线接头接触面处理不当。如未处理掉接触面油纸或处理的不干净；在对接触面涂导电脂对接触面进行防氧化处理时，导电脂涂得过厚或不均匀都会使线路接头接触面电阻过大。

4） 安装质量差。a： 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；b： 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；c： 线夹结构不好，导线在线夹端口受伤断股；d： 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。e： 导线在压接管中的长度不够。

图3 接触面处理不当

图4螺栓紧固压力不当

图5 接触面氧化腐蚀

图6 安装质量差

此看来，接头过热主要原因就是接触电阻变大造成的。根据焦耳--楞次定律：

Q=1.0032×I2 Rt（焦）

假设某接点的接触电阻0.0005欧姆，流过电流300安，则它1秒钟的发热量为：

Q1=1.0032×3002×0.0005×1=45.14（焦）

可见，该接点在户外空气中，温度不高，长期运行没有问题。

但是，如果该接点的接触电阻上升到0.5欧姆，流过电流也为300安，则它1秒钟的发热量为：

Q2=1.0032×3002×0.5×1=45140（焦）

这是Q1的一千倍，且线路接点两端的电压降达：

U=IR=300×0.5=150（伏）

从以上分析可以看出，接头发热主要是因为接触电阻过大，其发热程度与接触电阻的大小及电流平方成正比。接触电阻过大将造成较大电压降，负荷电流越大使接点产生的热量越大，造成过热现象越严重，不仅造成电量的流失，也对架空线路的健康运行带来隐患，同时接触点周围拉力过大甚至会发生断线事故。

3、接头过热的预防

接头发热的处理和预防重在原始施工工艺的可靠性。所谓预防电线接头发热，实质上就是要正确施工、规范流程。接头务求牢靠、紧密、造型美观，无重叠、弯曲、裂纹、及凹凸现象；接头的机械强度不得低于导线机械强度的80%；接头的绝缘强度不应低于导线的绝缘强度[9]。

有效地应对措施：

1）选择合适的螺栓紧固压力。合理选择连接金具用的螺栓、平垫圈以及弹簧垫圈，进行紧固螺栓时不能拧的过紧，以弹簧垫圈压平为准，有施工条件的最好使用扭力扳手按螺栓的等级进行紧固。

2）正确处理接触面。在施工或对发热接头处理时，先用汽油除去表面的油污，再用钢丝刷彻底清除导线以及引流板等接触面的氧化层。也可用0号砂纸将接头接触面严重不平的地方和毛刺打磨掉，使接触面平整光洁，但应注意加工后的铝质材料截面减少值不超过5%。接触面擦拭干净后立即在接头表面涂0.05-0.1mm厚的导电脂并轻轻抹平，以刚能覆盖接触面为宜，最后进行接头的连接[10]。

3）接头液压连接施工时严格按《架空送电线路导线及避雷线液压施工工艺规程》（SDJ226-87）进行施工，确保施工质量，尽可能的减少导线的接头。

4）运行管理单位要加强施工过程中隐蔽工程的验收。

加强运行管理，必须定期对导线连接器的电阻和温度进行检查和测试，并应以导线连接处端部lm处的导线温度为参考点，发现问题及时处理。

4、结论

1） 电力电线接头发热的故障普遍存在，必须利用红外测温技术对输电线路接头进行测温监控，发现问题及时处理。

2） 电线接点发热主要是因为电线接头接触不良，接触电阻变大造成的。

3）电线接头发热是可以防止的，接头发热的处理和预防关键在于正确的接线。

4）对运行20年以上的导线及金具强度和抗疲劳方面要进行进一步的研究，尤其要对输电线路的雷击点以及断股的导线进行跟踪监控。

参考文献

[1] 陈永辉等.供电设备红外诊断技术[M].出版地：北京，中国水利水电出版社.

[2] 华东电网500kV输变电设备红外检测现场应用规范.

[3]旬玉能.220kV送电线路绝缘配合[J].大科技，2011（06）：112-113.

[4] 董绍春，方家智.对超高压架空送电线路避雷线绝缘间隙的选择的探讨[J].北京电力高等专科学校学报，2012（05）：91.

[5] 齐卫东，张维佳，胡江华，等.高压架空送电线路的故障分析与快速判定[J].西北电力技术，2004（03）：89-92.

[6] 吴海强.浅谈红外检测在送电线路上的应用[J].大科技，2012（07）：53.

[7] 童庆赞.浅谈架空送电线路故障的查找[J].北京电力高等专科学校学报，2012（08）：84.

[8] 罗肖.送电线路接头发热判断及分析[J].电力建设，2012，6（11）：86-87.

[9] 林锐波.送电线路中常见绝缘子的分析[J].电力与能源，2012（11）：448-449.

[10] 全玉生，严璋，等.高压架空输电线路的故障测距方法[J].电网技术，2000（4）：27-32.