设备线夹断裂故障分析

1、设备线夹断裂事故分析塔城电力公司变电检修工区 党永成 内容摘要：设备线夹在运行时较易在铜铝过渡连接处发生断裂事故。而设备线夹发生断裂会造成较为严重的电网事故，甚至是大面积停电事故。但在电力生产中，其往往因各种原因被忽视，造成了重大安全隐患。本文以塔城电力公司110千伏塔城变电站的110千伏恰塔线出线阻波器至引流线处的铜铝过渡设备线夹发生断裂，致使全所失压的事故为例。认真分析及总结了设备线夹在选型及运行维护过程中存在的一些问题，并提出改进措施。关键词：设备线夹 断裂 预防措施前言 近年来，我公司由于slg铜铝过渡设备线夹断裂引起的事故时有发生，在设备连接中，铜铝直接连接会产生电化学反应，在潮湿的

2、空气下铝材会迅速老化腐蚀，增大接触电阻，严重者甚至烧毁接头。故在变电设备间铜的连接点均采用铜材料连接，铝的连接点均采用铝材料连接。对铜铝接点之间要使用铜铝过渡型设备线夹连接。因目前电力系统大量使用的是采用闪光焊、摩擦焊等技术焊接在一起的铜铝过渡型设备线夹，在运行时较易在铜铝过渡连接处发生断裂事故。而设备线夹发生断裂会造成较为严重的电网事故，甚至是大面积停电事故，在电力生产中是一个很容易被忽视的重大安全隐患。公司所辖110千伏塔城变电站110千伏恰塔线阻波器至引流线处的设备线夹在运行数年后，突然断裂，使得整个变电站失压，给塔城电网带来了一定的经济损失。因该起事故具有典型意义，本文将对其断裂的原因

3、进行分析，并结合塔城电网的现状提出几点改进意见。1事故经过 2012年9月16 日，110 千伏塔城变电站110 千伏额塔线计划停电检修，当日1号、2号主变并列运行，110千伏额塔线、恰塔线在运行状态，35千伏塔阿线、塔哈线、塔也线、塔西线在运行状态，35千伏塔吉线在热备用状态，10千伏、段母线并列运行，带10千伏10 条出线、3组电容器和2台所变。8时7分，在运行人员操作110千伏额塔线断路器由运行状态转为热备用状态时，110 千伏恰塔线零序段保护出口动作，断路器跳闸，110千伏塔城变电站全所失压，8 时 18 分，试送恰塔线失败，8时23分，110 千伏额塔线断路器由热备用转为运行状态，全

4、站恢复正常，损失电量 12000 千瓦时。经运行操作人员巡视设备发现，110千伏恰塔线c 相阻波器至引流线设备线夹断裂；检修人员到现场检查后发现，9月15日17时21分故障录波启动，110千伏恰塔线故障电流：ia=1.56a，ib=1.75a,ic=0.01a，3i0=1.27a，即恰塔线c相无电流。检修人员更换恰塔线c 相阻波器至引流线设备线夹并对阻波器加装防风摆拉线后恢复正常供电。2、线夹断裂原因分析 事故抢修工作完成后，在该公司组织的事故分析上，经专业人员讨论后一致认为下面五个原因导致了该事故的发生：2.1 线夹选型不当 在现场检查发现，该断裂线夹在此处选用了slg3型铜铝过渡线夹，不符

5、合电力系统相关规程的要求。而实践也证明，铜质和铝质材料直接接触时，在周围环境湿度较大时与空气中的水分、co2和其它杂质作用下极易形成电解液，从而形成铝为负极，铜为正极的电池，会形成电位差（相当于1.68v的原电池）。在原电池作用下，铝会很快的丧失电子而被腐蚀掉，从而使电气接头慢慢松软，增大接触面的接触电阻。长期运行会严重发热氧化，而发热将使铝本身的塑性变形，进一步增大接触电阻。从而恶性循环，直到焊面断裂烧断接头。 图1：导电铝排的氧化部位2.2 线夹的质量和设计问题 铜、铝的焊接性能较差，即便是同种材料焊接时也要采用相应的辅助方法才能获得较好的强度。而该处选用的slg3型设备线夹，是将铜板和铝

6、板焊接在一起的过渡线夹。由于是异种金属焊接，铜和铝两种金属本来就不易结合，不能使两种母材的接口在焊接时完全而充分的形成“熔池”，加之铝的熔点远远低于铜，其微观结构不均匀，热膨胀系数相差很大，发热挤压，冷却后不能完全复原，有些裂纹或裂缝甚至肉眼即可辨识。不同厂家产品质量存在差异，其接口的强度远远低于预期，使铜铝过渡处在设备线夹运行中易发生焊接部位断裂。2.3 在运行中线夹易受力 因线夹本身就存在焊接缺陷。检修人员在现场拆除时发现，旧线夹安装受风力影响，且110千伏恰塔线线路阻波器未安装防风摆拉线，在风力作用下造成设备线夹产生扭力，在长期的风摆中使得线夹缺陷发生扩大。加之设备线夹在电场的交变电应力

7、作用下也使得焊接缺陷进一步扩大。种种原因造成了应力的集中，从而造成了线夹的疲劳断裂，为故障的发生埋下了隐患。图2：设备线夹的断裂位置2.4 当地的气候因素 当地气候十分干燥，少雨多风，刮风时风力较大，线夹风摆情况严重，使得本存在缺陷的设备线夹焊接部位所受应力进一步加大。加剧了线夹的缺陷，并发展为线夹铜铝过渡部位产生虚接，电阻急剧增高，在电流流过时严重发热，直到线夹烧毁。造成本已受伤的c相线夹断裂，线路缺相运行。110 千伏塔城变电站在跳闸前是由 110 千伏额塔线、110千伏恰塔线两条线路供电，当110千伏额塔线退出运行时，由恰塔线单独带塔城变电站负荷，恰塔线阻波器设备线夹至 c 相引流线断裂

8、，造成恰塔线缺相运行，零序段保护出口动作，断路器跳闸，全站失压。2.5 施工工艺问题在施工过程中，部分线夹受安装位置限制，需要有一定的弯度，而现有线夹大多为平板或者有很小的弯度（小于30度），就需要后期加工，人工握弯，在人工握弯过程中，由于现场没有施工设备，通常是采用简单粗暴的办法进行，直接对铜铝过渡部分进行伤害。再就是经常会出现设备线夹钻孔过小不能使用，需要二次钻孔。在二次钻孔过程中受外力影响，也对线夹有伤害，都为今后故障埋下隐患。 3 应采取的防范措施 从以上的原因分析中可以得出结论，此次事故先是因设备线夹的错误选型埋下了隐患。然后由于铜铝过渡线夹的特殊性质，在运行维护的过程中未能充分认识

9、到铜铝过渡线夹可能断裂及断裂后产生的后果，因此笔者认为应从以下几个方面防范此类事故再次发生的措施。3.1 严把设计及验收初始关 在设备投运以前一定要严把设计验收的初始关，要严格审查线夹的选型是否符合要求。对于诸如此类设备选型不当的地方要及早提出整改，力求在设备投运以前解决。如线夹在出厂时有0度、30度、90度三种弯度可供选择，避免了因现场握弯引起的故障隐患。对现场施工线夹钻孔小的问题，由物资供应单位与供货商联系，在出厂加工过程中提供各种孔径的线夹来解决，同时在验收时要重视阻波器设备线夹等细小部位的验收。3.2 使用新型的设备线夹 钎焊是将一薄铜片与全铝设备线夹经药物升温粘连，机械力压接后将铜片

10、焊接在铝板上的一种加工方式。该方式工艺简单、质量可靠，受其他条件影响时不会出现断裂，是最保险的铜铝过渡设备线夹。在线夹易受机械力且必须使用铜铝过渡线夹的地方，可使用采取钎焊工艺的新型铜铝过度线夹，该线夹整体采用全铝工艺，从根本上解决铜铝过度部分易断裂的问题。但应注意的是，在施工时要按照正确的方法对其进行钻孔或冲孔。3.3 减少线夹过渡处受力 运行人员要加强对设备线夹的巡视检查。在巡视过程中如发现某处线夹存在严重风摆或者受机械力的情况，要及时上报缺陷申请处理。同时在操作隔离开关等旋转设备时要注意与之连接的设备线夹是否会随之扭动。如果发现扭动，也应及时上报处理。此外，运行人员在设备线夹连接引线处挂接地线时也应注意不能用力过猛，使线夹受伤。应选择适当型号的接地线并按操作要求进行悬挂，以尽量减少对经常悬挂接地线部位线夹的损伤。调度通信中心负责向变电检修工区提供光纤保护线路可废弃的阻波器信息，生产技术部结合设备停电，安排变电检修工区逐步拆除废弃的阻波器，同时要求变电检修工区排查能够安装而未安装防风摆拉线的阻波器，尽快落实防风摆措施。 通过以上防范措施，相信会对今后此类故障降低奠定良好的技术基础。结束语根据塔城电网历年来的缺陷统计，因设备线夹发热及断裂造成的设备停电事故已发生数起。设备线夹虽小，但其断裂将对电