输电线路金具发热及处理分析

国网浙江省电力有限公司舟山供电公司 程 林 丁同臻 赵浩然 沈清野 王嘉玮

1 输电线路金具发热

输电线路长期使用后，会发生线夹发热，其作为输电线路金具发热的典型现象，如若线夹长期处于发热状态，将直接对输电线路运行稳定度造成影响，降低电力的实际输送能力的同时，甚至还会出现后果无法预估的安全事故。

1.1 线夹类金具发热主要现象及临时控制

线夹类金具发热现象主要有下述三种状况，分别为线夹连接板处发热、线夹压接管处发热、并沟线夹发热。连接板处发热在跳线设备和液压型耐张线夹连接处较为常见；线夹压接管处发热问题出现位置常集中在耐张线夹、跳线设备线夹导线或者线夹压接管处，一旦发现问题，需要立即更换跳线、耐张线夹，随后严格依据架空导线压接工艺标准落实施工；并沟线夹发热则在跳线并沟线夹处最为常见。一旦发生明显发热问题，相关人员必须立即反映，及时拆除发热点跳线并沟线，待夹拆除完毕之后，还要及时将其更换为“C”型线夹[1]。

1.2 发热缺陷发生成因

使金具出现温度异常状况的原因有很多，在电网超负荷运载的背景下，金具发热尤为显著。第一，接触不良。不同金属材质，膨胀系数不同差异，金具在使用期间，受热效应影响，实际膨胀和收缩量将会有所变化，再加上持续不断的应力作用，金具将逐渐出现塑性变形状况，各零部件之间的细微位移，也会使紧固部位明显松动。受振动、电场等多因素影响，接触面也会存在一定细微缝隙。第二，接触面氧化。长期暴露在大气自然环境中，会使金具在粉尘、日晒等多重活性物质的影响下，发生腐蚀问题，促使表层结构电阻呈缓慢增大。第三，施工技术不达标。如接触面未打磨、不平整都会为点接触问题的出现埋下隐患。第四，运行超负荷。潮流把控不当，电路电流实际值大于标准值等问题，也会使得线路线夹发生较显著的异常发热问题。第五，金具质量不佳。线夹实体承载量与载流量存在一定信息差、接头方式处理不当等，都会使得金具出现不可控变热问题。

2 基于实用性的输电线路金具发热处理

输电线路故障所引起的发热集中区域，重点在数值较大的突出部位，如导线线夹或者连接螺栓等，若金具温度长期处于过高状态，那么将不可避免出现金具烧坏等问题，若不及时处理，势必会为重大电力安全事故的出现埋下隐患。考虑到在输电线路巡检方式日益多元的今天，红外设备在现场定位故障的应用，巡查将会面临较多的工作量，且整体呈现的细微部分探查精度也无法达到精准预期。因此，想要高效处置输电线路金具发热故障问题，积极探寻新型金具发热故障诊断手段势在必行。

基于此，本文提出充分发挥示温涂料在温度显示上的敏感性特征，适时将室温涂料涂抹在金具表层，当金具局部温度到达临界危险温度时，涂抹颜色即会发生变化，警示人们快速采取相应措施。同时为优化示温涂料故障检测成效，本文还以模拟线路运行阶段的发热场景作为依据，展开试验及测量，以此确定涂料变色的具体温度数值。

2.1 基础性发热试验

为进一步判定涂料颜色变更的额定温度值。本文计划将电流数值上下调节，对室温涂料展开持续加热处置，直至涂料彻底变更颜色；在实际操作期间，为保障整体的实验更具规范性，计划采用规格统一的导线载流量和铜排进行导线发热模拟操作，并适时将室温涂料均匀地涂在其表层部位[2]。

直至涂料完全干燥后，按220kV 线路的实际负荷逐渐实现电流施加处置，并借助红外测温仪细致观察涂料表层温度的分布状况，实际数据产出如图1所示。

图1 涂料表层温度随时间变化曲线示意图

由图1的变化曲线可知，示温涂料的涂层表面温度会随着时间的增加而出现一定上升，且整体的变化趋势呈线性发展，在温度瞬间加热至150℃时，涂层会由原有的白色变为棕绿色，颜色变化十分显著。

2.2 示温涂料变色试验

考虑到220kV 输电线路子导线可能存在断股等质量通病问题，极易使得间隔棒两端电流数值不同提供可能，在220kV 输电线路的子导线，可能存在接触不严或断股等问题，那么极易使得间隔棒两侧的电流不平衡，在大电流差值的作用下，间隔棒四维会发生明显发热问题。此外，为保障在220kV输电线路之中，示温涂料变色特性能够被全方位掌控，计划通过烘箱这一器具对试板涂层实现持续缓慢升温处置，并时刻控制介入条件，确保其升温过程能够和220kV 线路在超负荷状态下发热过程趋于一致。

2.2.1 涂料样板准备

示温涂料严格依据标准比例，配制完毕后，先静置0.5h，随后将其放进球磨机进行多次研磨，最后利用空压机，将研磨碎料喷涂在指定板的表层。

2.2.2 生成结果

涂料表层室温，经固化后，顺利实现颜色变更，变为白色。在高温烘箱内实现持续逐渐升温，每间隔10℃，进行一次红外测温，并实时记录具体的测温数据。同时，还要积极观察涂层颜色的变化状况。本案例所观察的具体结果见表1。

表1 持续升温过程下的涂层颜色变化情况

由表1实际生成数据可得知，当器具顺利加热到150℃左右时，涂层的颜色会由初期的白色变为最终的黄色，变色前后的色差十分显著。

2.3 发热故障诊断

由上文实验可知，利用示温涂料来检测发热状况及发热方位的方法是可行的，相关介质的介入，可帮助工作人员快速定位故障位置，并为后续原因的深究提供可能。在此需注意，考虑到示温涂料在具体用于输电线路金具发热检测过程中，会重点涂刷在绝缘子金具等部位，线路故障一旦发生，部位发热温度会明显高于平常温度。因而在具体选择期间，为优化整体的发热故障诊断成效，要有意识地选取与故障温度近似的值，作为变色阈值上限。同时，还要保障室温涂料的最高熔点大于设计发热的最大温度，严防涂料后，受自然因素，如空气及水分侵入，使老化问题加剧，出现不可控的发热增加问题。

针对变色下限、上限温度设计工作。考虑到输电线路在夏季高温的作用下，会使导线和其他近距接触部位，出现发热温度不可控变大等情况。为此，应将温度最大值，当作本次涂料变色温度下限[3]。

本案例利用红外测试仪观察了某条典型输电线路在夏季用电负荷超高峰时期的各部分发热温度，具体见表2。

表2 基于典型的220kV 输电线路夏季大负荷阶段常规发热部位温度

由表2可知，基于导线线夹这一主体层面来看，此主体在经历多重负载运作下，最大温度也仅为78℃，离90℃依旧存在一定距离。故将90℃当作是涂料变色温度下限值是可行的；存在最严重发热问题的输电线路，绝缘子近距的温度数值虽然最高，但也并未超过160℃。因此，为保障涂料能够顺利反映出不同金属部位故障，可将160℃这一数值，当作室温涂料变色上限节点。

3 实例分析

某电力公司220kV 官磁线，在2009年开始投运，于2020年从线路“T”接一回至新建的220kV 变电站后，线路一直处于超高负荷状态。线路耐张线夹属螺栓型线夹，跳线线夹为并沟线夹JB。绝大部分塔体，如#1-#10塔等，其所处方位，都位于城市工业园区内，面临较为严峻的大气污染问题，输电线路、导线间距等细节主体都有被腐蚀影响的可能。

为确保输电线路，处于用电高峰时期时，能够高效满足居民用电需要，平稳实现电路输送，运营部门需要提高思想站位，自觉对线路线夹、线路接续管等导线接头处落实本案例所提出的“基于示温涂料视角的输电线路金具发热故障诊断”措施，发现变色示温出现明显变色，在充分定位故障出现位置具体方位（#8塔A 相测初支线夹）后，相关人员积极地借助红外成像测温检测，对所发现位置，即#8塔A 相测初支线夹，实现测温处置，依据实际结果发现最高温度高达168.62℃，依据金具引流板发热温差不得大于等于80%规定，此种缺陷属于较典型的I 缺陷，必须立即处置。

发现问题后，作业人员立即反应，并通过细致化灯塔近距离检查，决定先针对问题主体，即并购线夹螺栓，进行紧固优化处置，并二次加装跳线。初处置完成后，线夹温度顺利恢复常态，但多月运转之后，当对此问题跳线实现二次红外测温检查时，发现温度比上次的168.62℃还高，且温升速度较快，对此运营部门立即向调度部门申请落实停电消缺处置。

同时，针对本案例检测实际生成数据，对接头线夹的发热原因进行了分析总结。经过实际考量，将线夹发热原因归结为下述两个方面。一是紧固螺栓连接不严、松动问题严重。JB 螺栓并沟线夹一经投入使用，会长期位于微风振动状态，导线和金具在热胀冷缩作用下会出现程度不一的间隙，而上述多种状况的出现，都极易使得螺栓紧固力出现不稳固状态，致使接触点接触电阻数值明显大于标准值。二是线夹结构规格不佳，离预期存在一定差距。所使用的JB 螺栓并沟线夹和多元导线，连接处存在一定的缝隙，且线夹多位于工业生产区域，遭受的污染种类较为多样，粉尘及污染气体颗粒等极易在不经意间贴附到缝隙之中，使得线夹密封性能越来越差，长此以往，势必会导致线夹出现接触不良状况，而出现明显的发热问题[4]。

最后为确保此次发热问题彻底解决，相关人员基于统筹发展视角，从结构、运维、检修三个方面出发，对控制线夹的接触电阻进行把控。在结构上使用双接触面的线夹，尽可能减少对JB 螺旋形线夹的使用频次。在运维层面上则要严格依据本案例所提及的监测管理标准规定，对线夹进行全维度检查，就检修层面而言，则要充分与线路停电作业配合，自觉对线夹进行紧固处理，对螺栓紧固力矩进行细致检查，以促使紧固力矩能够顺利达到设计标准值。

待所有预防处置步骤落实之后，笔者再一次以示温涂料为判断依据，对输电线路金具发热故障进行诊断，此次诊断涂料并未出现明显变色，由此得知，借助本案例研发的输电线路金具发热高温故障诊断系统，工作人员可以快速定位故障部件，并采取相应的解决策略，效率较高，值得推广。

4 结语

综上所述，在输电线路长期使用的背景下，输电线路金具发热属常有现象，为有效防止金具因异常发热，而对输电线路常规运电造成影响，采取有效发热故障监测作业十分关键，而本文所提出的以示温涂料为依据的输电线路金具发热故障诊断系统，经实际应用，效果优良，可帮助工作人员快速定位故障发生区域位置，使日后高效制定适配度更高的针对性处理方案成为可能。