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输电线路故障检测及解决对策

1 前言

输电线路是电力系统的动脉，其运行状态直接决定电力系统的安全和效益，在华东、华中和广东曾经发生过高压架空线路掉线事故。而红外检测具有远距离、不停电、不接触、不解体等特点，给机床维修电力系统线路状态监测提供了一种先进手段，但是目前我国对线路等的检测经验还较少，没有相应的国家标准。为此，根据现场使用情况结合试验，提出了绝对温差判别法，并对高压输电线路缺陷情况进行了探讨。

2 故障分析

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，接触电阻增大伸展机，恶性循环造成隐患。此类故障占外部热故障的90%以上。内部热故障是指封闭在固体绝缘、油绝缘以及设备壳体内部的电气回路故障和绝缘介质劣化引起的故障。电气设备内部热故障的特点是故障点密封在绝缘材料或金属外壳中，如电缆，内部热故障一般都发热时间长而且较稳定，与故障点周围导体或绝缘材料发生热量传递，使局部温度升高，因此可以通过检测其周围材料的温升来诊断高压电气设备（如电缆）的内部故障。

由于发生热故障的线路多为6kV以上,因此我们着重讨论高压输电线路的发热故障。对于高压架空输电导线的发热，《交流高压电器在长期工作时的发热》(GB)和《高压直流架空送电线路技术导则》(DL)要求钢芯铝绞线的最高工作允许温度为+70℃，我国目前还没有高压交、直流线路金具发热的国家标准，根据《电力金具通用技术条件》(GB)，电力金具的电气接触性能应符合下列要求：

1) 导线接续处两端点之间的电阻，应不大于同样长度导线的电阻；

2) 导线接续处的温升应不大于被接续导线的温升；

3) 承受电气负荷的所有金具，其载流量应不小于被安装导线的载流量。

3 红外检测办法

《带电设备红外诊断技术应用导则》对电流致热型设备的热故障判别提出用相对温升判断法，该方法通过分析相对温差与接触电阻的变化关系，依托电力行业标准《电力设备预防性试验规程》(DL/T596)中对接触电阻的规定，确定了分析电流致热型设备热缺陷的相对温升判据。

根据上述规则，可以认定在正常负荷运行情况下，接续管、耐张线夹、调整板、二线联板等处的温度应与直流输电线路的导线相同或比它小，因此，可以取被检测对象附近正常运行导线的温度作为参考温度，即对于有热缺陷的地方，可以在离发热点1m远的地方取导线或线路金具的温度作参考温度。

此时可采用绝对温差法来判断： 取被测对象附近1m远的地方正常运行的导线或线路电液伺服万能试验机维护要点金具的最高温度为参考温度Ta，被测量对象的温度为T，ΔT＝T－Ta，根据ΔT来判断热缺陷情况，这种方法可以消除太阳辐射造成的附加温升的影响。同时，由于同向性，检测距离、环境温度、湿度、风速等参数的不准确性带来的误差也减小了。

结合近几年的检测经验，按温升的大小，可分为轻微、一般和严重三种。ΔT在10℃以内理解为轻微故障； ΔT在10℃~20℃规定为一般故障； ΔT在20℃以上理解为严重故障。

电力系统现在普遍采用的是使用红外测温仪和红外热像仪进行检测。市场常见红外测温仪器有美国的3I系列和HAS-201系列以及日本的IR-0204T。由于以上仪器造价较高，严重影响了红外检测仪器的普及使用。因此迫切需要高性价比、操作简单的红外测试仪器。英国SCAN系列红外温度扫描仪有效地解决了这些问题。该仪器特有的红外温度扫描技术，快速简单查找隐患故障点，已被世界各地越来越多的电气工程师采用。

4 高压线路易发生缺陷部分及原因分析

根据大量红外检测结果来看，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℃之间。

4.1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。

4.2解决对策

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运行。同时

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，使接触面壁橱平整光洁，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。因铝质母线弹性系数小，当螺母的压力达到某个临界压力值时，若材料的强度差，再继续增加不当的压力，将会造成接触面部分变形隆起，反而使接触面积减少，接触电阻增大。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。安装时，严格按照规撕裂强度值1般与试样形状、拉伸速度、实验温度有关程进行。采卫衣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。

随着红外检测技术的普及提高，更加先进测试仪器的出现，输电线路故障的查找将更加快速简单，从而保障电力系统安全有效地运行。

参考文献

郭贤珊： 李 炜 蔡汉生《高压输电线路红外检测初探》

周志敏： 《电气设备热故障分析及对策》(end)

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