四种压缩型线夹断裂问题分析及防范策略研究

仝 杨，胡 杰

(湖北清江水电开发有限责任公司，湖北 宜昌 443000)

压缩型线夹作为架空线及其连接设备上的常见金属连接件,常见的有4种，即SY型、NY型、SYG型、TY型。这些线夹在运行中需要承受一定的机械拉力,且线夹直接暴露在大气环境中，运行条件恶劣，长期运行后较容易出现断裂问题，造成掉线事故，因此一直都是一次专业重点关注的对象。

一些文献[1-2]中对部分压缩型线夹断裂的原因进行了分析，并提出了相应的防治方法，这些分析深入但不全面，防治方法也不够系统；本文通过对鄂西南某电站4种220 kV压缩型设备线夹实际运行中出现的断裂、开裂问题研究，从线夹结构角度分析线夹的薄弱环节及断裂的原因，并从线夹采购及施工、日常运维检方面出发，提出防范策略，以期全面指导实际生产。

1 问题描述

鄂西南某电站安装3台90 MW水轮发电机组，机组与主变压器采用单元接线,母线采用扩大桥形接线，220 kV出线两回，电能经主变高压侧支架M3(M1、M2)、架空线、边坡转角铁塔T3(T1、T2)连接至户外敞开式开关站，在站内分配后经M22、M24龙门架外送，电气布置如图1所示。

图1 电站220 kV电气枢纽布置图

该电站1999年投产，站内架空线连接金具中压缩型设备线夹共4类，即SY型、NY型、SYG型、TY型，且数量较多。线夹运行至今已20余年，2017年至2019年已累计出现3起线夹异常事件，其中两起为SYG型线夹断裂，一起为TY型线夹开裂，均于设备检修期间发现，未造成严重后果。随后工作人员对站内线夹进行了全面排查，检查发现部分TY型、NY型、SYG型线夹强度已降低，SY型线夹无明显异常。

2 问题分析

压缩型设备线夹采用含量不低于99.5%的铝材或T2铜材制造，选用的铝管抗拉强度较高，并经热镀锌防腐处理，表1中给出了4种型号线夹的简要说明。

表1 线夹简介

2.1 SY型线夹

SY型线夹生产工艺为管型材挤压或铸造，安装时将铝绞线的一端经规定清净工序后插入铝管，用液压装置使铝管和铝绞线一起产生塑性变形，从而使铝管和铝绞线压接成一体，因此线夹整体强度较高，在产品质量合格的情况下，线夹不存在薄弱点，一般不会发生绞线脱出线夹的现象，国内外尚未见此类线夹故障的相关报道。

2.2 TY型线夹

TY型线夹[3]主要用在各母线引下线处，生产工艺为管型材铸造后焊接铝板，安装时用线夹抽匣、主体将清净后的铝绞线包裹，并进行液压压接。根据线夹的结构，其初始强度受引流板处焊接质量及线夹整体压接质量的影响，薄弱环节为管形结构和端子板的焊接处及抽匣和主体压接缝处，由于此类线夹在运行中一般受较大的径向拉力，因此其薄弱处可能发生开裂现象。

以该站为例，2019年对站内58个TY型线夹进行了检查，发现轻微开裂线夹1个，即236刀闸A相本体进线端TY型线夹，如图2所示。线夹开裂部位为主体与抽匣压接缝处，主体铝管与端子板焊接处未发现异常，其余线夹外观均正常。该线夹历次红外测温试验均合格，由于线夹所处位置较高(引下线长度约4 m)，日常肉眼远距离观察未能发现该异常，分析认为长期风摆、导线的热胀冷缩、压接施工时可能存在的欠压是此线夹开裂的主要原因。

图2 236刀闸A相本体进线端TY型线夹开裂情况

2.3 NY型线夹

NY型耐张线夹[4]由铝管、钢锚、引流板构成，生产工艺为管型材挤压或铸造，安装工艺为液压压接，即先剥出一定长度的导线钢芯，将钢芯插入钢锚内孔，并将二者压接，再用铝管将架空线与钢锚压接，最后安装引流板。该电站此类线夹主要用于主变高压侧支架、边坡转角铁塔及出线龙门架处，共57个，其中主变压器高压引下线上端NY型线夹如图3所示。

图3 主变压器高压引下线上端NY型线夹

NY型线夹铝管、钢锚、引流板均为整锻，强度较高，因此隐患不在于这些部件断裂，而在于安装时的压接质量。线夹安装时需经过两次压接工续，若存在欠压、钢芯插入钢锚长度不够、压接部位不准确等原因，则可能导致导线滑动、脱线，同时可能造成线夹进水，使内部钢丝锈蚀、发热、断股。因此类线夹多与耐张绝缘子串配合，用以固定架空导线，正常运行时受到巨大的轴向拉力，且几乎全部由钢锚承受，压接质量隐患容易导致事故，国内其他厂站也发生过此类线夹断裂造成的掉线事故。而根据某电网公司运用X射线无损检测技术对已投运的420个耐张线夹压接质量检查的结果，发现线夹压接质量缺陷率达30%，主要问题是钢锚与铝管欠压[5-6]。

由于耐张线夹的压接施工属隐蔽工程，受技术条件限制，建设期线夹压接施工后的外观检查、测量尺寸等技术手段很难发现欠压、钢芯鼓肚等缺陷，而这些可能的缺陷日益发展将会导致掉线事故。

2.4 SYG型线夹

SYG型线夹主要用于钢芯铝铰线与电气设备铜接线端子的连接，生产工艺多为铝材挤压或铸造后钎焊铜板，线夹初始强度受焊接质量的影响，铜材与铝材焊接处为线夹的薄弱点。

以该电站为例，2017年至2019年出现的2起SYG型线夹断裂事件，具体现象均为铜铝过渡面焊缝处脆断，其中主变高压引线处铜铝过渡线夹断裂情况如图4所示。日常远距目测及红外测温试验均未发现线夹异常，分析认为焊接质量差、铜铝热膨胀系数不同、铜-铝电化学腐蚀、风摆等因素是造成此线夹断裂的原因。

图4 主变高压引线处铜铝过渡线夹断裂情况

3 防范策略

根据上述对各型号压缩型线夹的分析，应对线夹进行全流程管理，具体来说，应在新线夹的采购及施工环节严格把关，在旧线夹运维检工作中全面考虑，改进技术手段，明确重点防范部位并采取措施，以求及时发现线夹异常，防止事故的发生。

3.1 新线夹的采购及施工

在新建工程中，为保证施工质量，应对线夹采购、施工、安装验收全过程进行管理，具体包括以下几点：

1)采购的线夹最好为同一生产批次，由正规生产厂家生产，产品符合相关标准；

2)压接施工属隐蔽工程，施工质量与人员技能水平、操作是否规范关系很大，施工人员必须经过培训并持有压接操作许可证，必须依据规程[7]要求施工；

3)施工前应对线夹裂纹、毛刺及焊接缺陷等问题进行检查，对于铜铝过渡线夹，应按正确的方式冲孔，以免损伤铜片与铝基的连接；

4)整体开工前，可试制几个线夹，并采用试件取样送检，进行拉断力测量等试验，当不具备上述送检试验条件时，可采用外观检查、回路电阻测量手段对线夹压接质量进行检查，并在线夹投运后监测新线夹的温升。

3.2 旧线夹的运维检工作

3.2.1 改进技术手段

线夹的日常运维检工作中，采用较多的技术手段为红外测温试验及肉眼远距离目测，但实际结果表明，这些手段并不能有效发现线夹存在的问题，该电站2017年至今出现的3起线夹异常事件也实证了这一点，为及时发现线夹隐患，应着力改进技术手段，在日常运行维护工作中可采用望远镜检查为主(有条件的可采用无人机巡查)，红外测温试验为辅，并检修工作中采用高空作业方式对线夹进行近距重点检查。

3.2.2 重点防范措施

1)SY及TY型线夹。SY型及TY型线夹均采用上述改进后的技术手段进行运维检工作即可，SY型线夹一般不会发生脱线现象，针对TY型线夹液压压接缝处、焊缝处存在的2处薄弱点，运维检工作中应重点防范以下三点：一是长期风摆、施工时的欠压及导线的热胀冷缩造成线夹主体与抽匣压接缝处开裂，特别是长距导线上端的线夹，如各母线引下线上端线夹；二是施工时压缩过渡、铝管出线口处存在的毛刺及风摆造成导线出线口处铝线割伤、断股；三是线夹生产时主体铝管与端子板存在的焊接缺陷，造成运行时端子板与铝管脱焊、掉落。

2)NY型线夹。在运维检工作中采用红外测温及近距离检查并不能保证有效发现NY型线夹压接质量缺陷，因此考虑增加其他监测手段。X光无损探伤作为一种常用的技术手段，能有效发现线夹内部欠压、钢芯鼓肚、钢芯断股等现象，因此可考虑将此项技术运行于NY型线夹技术管理工作中，并纳入输电线路金属监督工作。

对于目前在运的NY型线夹，较为简便有效预防掉线的措施是设置预绞式安全备份线夹，它可对电流进行分流，避免耐张线夹过热，同时可在突发情况下可以握住导线，防止导线跌落。

3)SYG型线夹。SYG型线夹铜铝过渡面容易出现断裂，国内其他厂站多次出现此类设备线夹断裂的先例；目前无论是红外测温试验还是目测均无法判断铜铝过渡面的强度，因此在运的此类线夹应尽早更换。新线夹可采用铝基覆铜线夹，此型式线夹将一薄铜片与铝制线夹粘连，机械压接后加焊在铝板上，从制造工艺上解决了线夹易断的问题，是较为可靠的铜铝过渡线夹[8]。

4 结 语

压缩型线夹断裂事故的主要特征是前期无明显征兆，事发突然，影响较大，因此要在日常工作中及时发现线夹隐患，做到防范于未然；为此，本文在分析线夹结构、制造工艺的基础上，指出了各线夹的薄弱环节，并以鄂西南某电站为例，分析了线夹断裂、开裂的原因，提出了从线夹采购及施工、日常运维、设备检修、技术监督等方面完善线夹管理工作的方法，在有效减少因线夹断裂引起电网故障方面具备实际意义，可作为其他厂站压缩型线夹技术管理工作的参考。