潘靈敏，宋恒東，王志明，吳 偉，白 樸

(國(guó)網(wǎng)江蘇省電力有限公司檢修分公司，江蘇 南京 211102)

0 引言

隨著輸電線路電壓等級(jí)的升高，絕緣子串和跳線長(zhǎng)度增長(zhǎng)，為保持跳線與鐵塔間的距離滿足跳線風(fēng)偏后對(duì)塔身的電氣間隙，特高壓輸電線路出現(xiàn)了剛性跳線形式。剛性跳線是國(guó)內(nèi)外超高壓、特高壓線路中普遍采用的一種跳線形式，可以有效減少跳線風(fēng)偏和弧垂，壓縮桿塔結(jié)構(gòu)尺寸。

常見(jiàn)的剛性跳線形式有2種，即鼠籠式和鋁質(zhì)管母式。以下主要討論鋁質(zhì)管母式剛性跳線。

鋁質(zhì)管母式剛性跳線是將跳線下側(cè)一段普通軟跳線用2根鋁管替代，通過(guò)引流線連接到耐張絕緣子串上。鋁管既導(dǎo)流，又起支撐作用。根據(jù)管母跳線長(zhǎng)度設(shè)計(jì)要求，為方便鋁管運(yùn)輸及現(xiàn)場(chǎng)施工，每根管母線多分為2節(jié)，2節(jié)管母線通過(guò)管母內(nèi)接頭定位支撐，外加管母外接頭連接導(dǎo)流。由于2節(jié)管母線對(duì)接時(shí)僅靠管母外接頭的握力固定，在實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中往往出現(xiàn)因管母接頭螺栓松動(dòng)，導(dǎo)致運(yùn)行時(shí)管母對(duì)接處出現(xiàn)發(fā)熱現(xiàn)象。

直流特高壓架空輸電線路輸送容量很大，線路運(yùn)行中出現(xiàn)此發(fā)熱缺陷，將嚴(yán)重影響線路安全可靠運(yùn)行，需要深入分析產(chǎn)生發(fā)熱的原因，及時(shí)消缺，以保障直流特高壓輸電線路的健康狀況。直流特高壓線路停電檢修時(shí)，將影響區(qū)域電網(wǎng)的潮流和運(yùn)行方式，為保證供電可靠性，對(duì)于管母跳線發(fā)熱缺陷的處理，應(yīng)盡可能采用帶電作業(yè)方式。

1 管母跳線發(fā)熱缺陷的原因分析

2016年8月，在±800 kV錦蘇線滿功率(7 200 MW)運(yùn)行期間，線路運(yùn)維人員利用遠(yuǎn)紅外成像儀對(duì)耐張管進(jìn)行測(cè)溫，發(fā)現(xiàn)3處管母跳線接頭和1處管母跳線本體發(fā)熱超標(biāo)，如圖1所示。

部分發(fā)熱點(diǎn)與正常相溫差對(duì)比如表1所示。

直流特高壓管母跳線接頭發(fā)熱主要原因是管母接頭和管母之間的有效接觸面積減小，使得電阻值增大，造成通流受阻，從而產(chǎn)生接頭發(fā)熱現(xiàn)象。

圖1 管母跳線發(fā)熱的紅外測(cè)溫圖像

表1 ±800 kV錦蘇線發(fā)熱點(diǎn)與正常相溫差對(duì)比 ℃

經(jīng)過(guò)分析，導(dǎo)致接觸面積減小、接觸電阻增大的原因有以下幾點(diǎn)。

1.1 跳線接頭設(shè)計(jì)存在風(fēng)險(xiǎn)

直流特高壓管母跳線設(shè)計(jì)規(guī)格為Φ150/130的鋁合金管。由于電力設(shè)計(jì)院校核的跳線剛性部分較長(zhǎng)，一般為12—18 m，整根管母線不方便生產(chǎn)加工和運(yùn)輸，施工現(xiàn)場(chǎng)無(wú)法進(jìn)行焊接，因此設(shè)計(jì)院將鋁制跳線串中的管母線分為2節(jié)對(duì)接使用。2節(jié)長(zhǎng)度相差約2 m(如16 m管母線分2節(jié)，即9 m和7 m)，在2節(jié)管母線接頭處加裝管母線外接頭。通過(guò)螺栓扭緊力，使管母外接頭和管母線間產(chǎn)生摩擦力，以緊固2段管母線。

直流特高壓鋁制管母式跳線內(nèi)外接頭連接形式如圖2所示。當(dāng)作用于管母線上的軸向力大于接頭位置摩擦力時(shí)，就會(huì)使2段管母線產(chǎn)生位移，造成接觸面積減小，產(chǎn)生通流受阻現(xiàn)象，甚至導(dǎo)致2段管母線拉開(kāi)。

1.2 跳線施工引流線長(zhǎng)度問(wèn)題

如圖3所示，鋁制硬跳線通過(guò)絕緣子串懸吊在桿塔下方，兩端連接引流跳線。若兩端軟質(zhì)跳線弧度較小，張力過(guò)大，就會(huì)產(chǎn)生較大的沿管母線軸向作用力，造成管母線從外接頭處滑移，甚至滑脫。

1.3 管母線和金具產(chǎn)品質(zhì)量問(wèn)題

管母外接頭與管母線的接觸面為圓柱形，要保證管母外接頭能安裝在管母線上，管母外接頭內(nèi)徑必須要比管母線外徑大；同時(shí)為保證一定的導(dǎo)流接觸面積，外接頭內(nèi)徑又不能太大。若金具廠家加工的管母外接頭和管母線配合不好，或管母線本身材質(zhì)存在質(zhì)量問(wèn)題等，就會(huì)使管母外接頭內(nèi)徑和管母線表面有效接觸面積過(guò)小而產(chǎn)生發(fā)熱現(xiàn)象。

1.4 現(xiàn)場(chǎng)施工原因

線路施工時(shí)，管母線外接頭的緊固螺栓未按扭力矩要求進(jìn)行完全緊固。在運(yùn)行過(guò)程中，長(zhǎng)期受電動(dòng)力、風(fēng)力及熱脹冷縮等影響，會(huì)造成螺栓脫落或不同程度的松動(dòng)現(xiàn)象，影響螺栓的夾緊，從而影響產(chǎn)品的導(dǎo)流。

1.5 其他原因

除上述原因外，外界氣溫、灰塵、雜質(zhì)、腐蝕等原因也會(huì)造成管母線接頭發(fā)熱的現(xiàn)象。

2 停電消缺

圖2 管母內(nèi)外接頭連接形式

2017年4月，結(jié)合線路停電綜合檢修，國(guó)網(wǎng)江蘇省電力有限公司檢修分公司對(duì)±800 kV錦蘇線開(kāi)展紅外測(cè)溫時(shí)，發(fā)現(xiàn)4處跳線管母接頭及管母本體存在發(fā)熱缺陷并進(jìn)行消缺處理。具體的消缺措施為：打開(kāi)管母外接頭，用砂紙打磨除銹，刷涂導(dǎo)電脂后復(fù)位緊固等。

圖3 引流線將管母接頭拉脫

消缺送電后，運(yùn)維人員用紅外熱像儀檢測(cè)管母及管母接頭，溫度恢復(fù)正常狀態(tài)。但消缺作業(yè)過(guò)程費(fèi)時(shí)費(fèi)力，且必須是在線路停電期間才能實(shí)施。

3 帶電消缺

3.1 管母橋接裝置設(shè)計(jì)方案

考慮到管母接頭發(fā)熱的根本原因是管母外接頭和管母之間實(shí)際接觸面積變小，使得2段管母接頭處接觸電阻增大，通流受阻。

因此，在不拆除管母外接頭的情況下，在接頭處并聯(lián)1個(gè)導(dǎo)流結(jié)構(gòu)，即橋接1個(gè)導(dǎo)流裝置，起到分流作用，可有效減少通過(guò)接頭處的電流，從而消除管母接頭發(fā)熱缺陷。

3.2 橋接分流裝置設(shè)計(jì)

橋接方法有2種：(1) 硬連接形式，即在接頭處并聯(lián)一段管母線；(2) 軟連接形式，即在接頭兩端并聯(lián)一段導(dǎo)線。

3.2.1 硬連接裝置

硬連接管母橋接裝置由橋接夾持間隔棒2套、管母線1根；封端蓋2只組合而成。為方便施工和統(tǒng)一模具，裝置夾持間隔棒選用和工程用跳線鋁管支撐間隔棒同材質(zhì)同規(guī)格產(chǎn)品；裝置并聯(lián)的管母線選用與工程使用管母規(guī)格相同的Φ150/130鋁合金管。管母長(zhǎng)度考慮夾持部位避開(kāi)管母外接頭位置，整體長(zhǎng)度設(shè)計(jì)為1 100 mm，并在兩端用封端蓋進(jìn)行封堵，封端蓋和管母用沉頭螺釘固定。具體如圖4所示。

圖4 硬連接管母橋接裝置

并聯(lián)管母理論通流能力為4 400 A，管母線間隔棒線夾寬度為220 mm，理論導(dǎo)流能力約為8 553 A。

3.2.2 軟連接裝置

軟連接管母橋接裝置采用管母伸縮線夾形式來(lái)實(shí)現(xiàn)管母間的過(guò)流。線夾分為2部分：一部分為線夾，用于夾持固定管母線；另一部分為焊接導(dǎo)線，是線夾導(dǎo)流的橋梁。具體如圖5所示。

圖5 軟連接管母橋接裝置

線夾內(nèi)徑為Φ150，線夾寬度160 mm，焊接導(dǎo)線為4根LJ-630純鋁絞線，理論導(dǎo)流能力為4 400 A左右。

3.3 試驗(yàn)研究

為驗(yàn)證管母橋接裝置橋接分流能力，分別對(duì)2種橋接裝置進(jìn)行直流電阻和溫升大電流模擬試驗(yàn)。試驗(yàn)方案按照實(shí)際使用工況制定。試驗(yàn)使用Φ150/130的鋁合金管母線，管母線1和管母線2通過(guò)管母內(nèi)接頭定位和管母外接頭固定導(dǎo)流，方案中的管母T型線夾、設(shè)備線夾和導(dǎo)線等為輔助設(shè)備。試驗(yàn)輸入電流為4 500 A。

試驗(yàn)照片如圖6所示。

根據(jù)電路原理，加裝管母橋接裝置后相當(dāng)于并聯(lián)了1個(gè)電阻，總電阻降低，通過(guò)電流能力增強(qiáng)，溫升較小，試驗(yàn)效果和理論分析情況相符合。

圖6 管母橋接裝置試驗(yàn)

3.4 管母橋接分流裝置現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用及推廣

2017年8月，在±800 kV錦蘇線滿功率運(yùn)行時(shí)，運(yùn)維人員通過(guò)紅外檢測(cè)發(fā)現(xiàn)4146及4174號(hào)塔管母跳線，存在發(fā)熱缺陷，隨即利用研制的管母橋接裝置完成了帶電安裝作業(yè)。經(jīng)紅外檢測(cè)，效果明顯，管母線和管母接頭溫度正常，如圖7所示。

2種橋接裝置的制作及現(xiàn)場(chǎng)安裝情況如下。

(1) 軟連接管母橋接裝置由于產(chǎn)品體積小和重量較輕，安裝時(shí)只需1位等電位電工，耗時(shí)1 h；硬連接管母橋接裝置由于產(chǎn)品體積大和重量較重，安裝時(shí)需要2位等電位電工，耗時(shí)2 h。

(2) 就裝置制作成本而言，軟連接管母橋接裝置比硬連接管母橋接裝置要低許多。

圖7 管母橋接裝置試驗(yàn)

從制作成本和作業(yè)效率而言，特高壓跳線管母接頭處發(fā)熱缺陷宜采用軟連接管母橋接分流裝置消缺，而跳線管母本體發(fā)熱缺陷宜采用硬連接管母橋接裝置消缺(可根據(jù)管母發(fā)熱段長(zhǎng)度調(diào)整硬連接的管母長(zhǎng)度)。

4 結(jié)論

(1) 特高壓直流輸電線路運(yùn)行中出現(xiàn)的管母跳線發(fā)熱缺陷主要是因?yàn)楣苣附宇^位置電阻增大。產(chǎn)品本身質(zhì)量、安裝不良等，或是在運(yùn)行過(guò)程中長(zhǎng)期受電動(dòng)力、風(fēng)力及熱脹冷縮等影響，連接螺栓松動(dòng)、設(shè)備線夾腐蝕、管母套接處接觸不良等，都會(huì)影響產(chǎn)品的導(dǎo)流，造成發(fā)熱異常。

(2) 管母跳線發(fā)熱缺陷影響著線路安全可靠運(yùn)行，需要及時(shí)消缺，以保障特高壓直流輸電線路的健康狀況。由于特高壓直流輸電線路輸送容量很大，線路停電影響區(qū)域電網(wǎng)的潮流和運(yùn)行方式，對(duì)于管母跳線發(fā)熱缺陷應(yīng)盡可能地采用帶電作業(yè)方式進(jìn)行處理，以保證供電可靠性。

(3) 研制的特高壓直流輸電管母橋接分流裝置通過(guò)了實(shí)驗(yàn)室驗(yàn)證并成功應(yīng)用于±800 kV錦蘇線，有效解決了特高壓直流輸電管母本體及管母接頭發(fā)熱缺陷。采用并聯(lián)橋接裝置方式處理發(fā)熱缺陷，不需要換掉整個(gè)跳線串，節(jié)省了檢修費(fèi)用；施工過(guò)程簡(jiǎn)單，不需要拆除管母外接頭、管母間隔棒等部件，減少了施工量。采用并聯(lián)橋接裝置，有效降低了管母接頭處的接觸電阻，使導(dǎo)流性能得到保障，避免了多次維修的可能。

(4) 對(duì)于管母跳線接頭處的發(fā)熱缺陷，建議采用軟連接管母橋接分流裝置進(jìn)行帶電消缺。硬連接管母橋接分流裝置可用于處理管母本身發(fā)熱缺陷，硬連接的管母長(zhǎng)度可結(jié)合管母線發(fā)熱段長(zhǎng)度進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整。