母线T接金具发热临时短接装置

张权，马宝军，王一丁，闫勇，李万新

（国网新疆电力有限公司昌吉供电公司，新疆 昌吉 ）

1 背景与现状

近年来，隔离开关主要作用是将供电线路与用户分开的第一断路隔离开关，在检修作业时，将检修设备与线路断开点隔开，从而可以保证检修人员的人身安全，在国家电网中隔离开关使用非常频繁的开关设备，但由于接触触头处长期暴露在外部环境中，沙尘、雨水、冰雪、温度等自然条件的变化会直接对电力线路造成影响，随着在空气中暴露时间的延长，腐蚀、氧化等因素会导致接触出头的接触面镀层发生磨损、氧化等一系列问题，在电流的热效应作用下，导致设备局部电阻增大，从而造成设备发热引发停电等事故。35kV变电站大量使用螺栓型母线T接金具，连接部位受温度变化、冰雪、雨水、沙尘影响，氧化严重，迎峰度夏期间负荷增加导致发热缺陷较为普遍，仅2019年度因严重发热造成35kV汇源、红沟、东坑4次母线被迫停运，导致大面积停电，严重影响迎峰度夏期间农业灌溉、工业用电需求，造成用户投诉较多。因此，如何能有效减少此类事故导致的非计划停电次数，是目前一个急需解决的问题。基于以上原因，必须有一种新型短接装置，采用旁带负荷，不停电处理母线T接金具发热的工具，若是隔离开关出现异常发热，可以在其静动触头处实施短接操作以便于实现临时性的电流转移，之后断开电力线路实施带电操作，以此解决隔离开关回路电阻增大产生的高温、高负荷情况下母线金具发热问题。

2 研究目标和内容

2.1 研究目标

研发出一套母线T接金具发热临时短接装置，本引流夹主要应用于110kV变电站设备线夹或刀闸等导体金具连接部件临时发热时，进行应急短接引流。

2.2 研究内容

本线夹主要可以应用的目标为150～300mm²钢芯铝导线及刀闸等，主要操作杆的绝缘等级为110kV，使故障点相对温差不大于95%，且能有效降低因设备发热而被迫停电的次数；绝缘安全等级系数为2.5倍以上。

其工作原理为：通过引流短接，使得故障点导通电流降低，从而避免故障点出现发热放电等问题。

3 研究的过程与结果

3.1 研究思路

为了能够有效提升供电可靠性，从而有效处理因电力线路异常发热实施故障检修所导致的被迫停电的问题，开展该装置的开发研究，除了可靠性，该装置还具备良好的便携性与安全性，故产品设计要遵循一定原则，如：（1）整体重量必须轻量化；（2）只需要应用一根操作杆就可以实现旋转扭力、固定绝缘配件等功能；（3）载体导流部分须实现一次性的快速夹紧能力；（4）应确保夹具导体的机械结构强度满足相关要求，避免在外力影响下导致其发生断开或者是损坏导致负荷断线事故；（5）最终该装置的夹紧力来源于螺栓的螺纹咬合力的夹紧紧固，能够保证绝对的紧固，以防止操作过程中造成对地短路或短路事故。

基于上述基本设计原则，通过反复的方案改进与现场试验，参照相关技术标准，研制开发出母线T接金具发热临时短接装置达到主要技术要求。

图1 原理简图

3.2 原理研究分析

隔离开关触头触指发热的直接原因是回路电阻增大，大电阻部位会产生大量的热量，导致这些部位温度上升甚至超过相关标准，本次研究开发的带电处理隔离开关发热分流装置，就是要在不停电的情况下尽可能地降低电阻值，因此，只要在发热部位并联上一个极小的电阻，甚至是将发热部位短接，这样就能有效降低发热点的阻值，从而达到降低温度的目的。

3.3 基本结构

绝缘操作杆与导流短接装置是母线T接金具发热临时短接装置的主要组成部分。

3.4 研究确定方案

（1）夹具导体。因对夹具导体的机械强度与导电性能具有较高的要求，因此，采用6061铝合金加工，通过CNC加工中心雕铣一次性加工成型，整体结构无焊接和断开处，且做硬质氧化处理增加硬度，能够满足所需的机械强度要求。为了防止夹具在操作夹紧作业过程中受到外力的影响而变形，导致夹紧力降低从而松脱，夹具有加强筋设计且能够保证横截面积的导电通过性的需求。夹具与导线接触是圆弧状能尽可能地大面积接触导线，在夹具夹紧的状态下，有足够的摩擦力，避免滑出脱落的可能，可以满足正常运行。夹具其中一只呈水平状，可实现夹具头部角度调整，底座开有12个孔每4个孔对应一颗紧固螺栓，且间距角度为22.5°；故夹头可根据紧固螺栓与对应孔紧固来调节夹头角度，共可调节4个角度。根据现场实际操作应用调整最适合操作角度。且还给夹具设计配置了可以加母排的转换头，该夹具的设计不局限于圆柱形导线的夹紧引流，能够适用于母排的夹紧引流。

（2）内置防松装置。为了避免操作过程中松脱、滑落的可能性，母线T接金具发热临时短接装置设置了内置的防松装置，由内卡簧挡圈，高强弹性垫片，中心轴组成，当装置紧固后，高强弹性垫片会给中心轴一个反向的力，使得夹具夹紧后不能随意出现松脱滑落的可能性，在外部加装了由高强弹簧钢制作的拉簧，同时，加强弹性垫片的反向力，使内置防松装置更加稳固牢靠。

（3）夹紧紧固装置。若是将家具导体加紧时，能够与导电接触面夹紧力实际要求相符，但电力线路操作开距超出软铜线的长度，将会拉扯夹具跑偏，导致夹具接触不良等问题，严重时，甚至会导致夹具导体发热烧毁。因此，为了很好地解决上述问题，在夹具的底部设置了相应的紧固装置，以便于夹具导体运行过程中夹紧力能够借助拧紧紧固装置螺栓的螺纹咬合力，促使夹具导体实现可靠抱紧，该紧固装置不仅能够取得良好的应用效果，还具有结构简单的优势，这使得其在实际应用中具有良好的应用效果。

图2 母线T接金具发热临时短接装置外形结构图

（4）连接软导体。链接导体主要是两套夹具导体连接形成一个完整的导电回路，应确保该回路具备良好的机械强度与导电性能，这就需要该回路在强大外力作用下也不会断。在实际装设过程中，应确保短接装置安全距离足够，通常情况下，要求链接导体长度值小于80厘米。将该短接装置装于电力线路上后，应能够将电力线路断开，以便于电流能够可靠的转移至短接装置上，还需确保电力线路接头的开距与实际带电处理要求相符。而要实现上述要求，所选链接导体应为柔性材质，本次研究所应用的链接导体是150mm2的多股软线，长度值为80厘米，为了确保夹具导体与链接导体之间连接可靠性，那么连接的接触电阻要低，可以专门设置一个过渡接头，将多股软铜线成功插入到过渡接头后再开展焊接与压接，从而确保链接导体的机械强度与导电性能满足相关要求。

（5）绝缘操作杆。材料采用环氧玻璃布缠绕彩色憎水性绝缘管，该材料抗老化性能、抗渗透性能、电气性能与机械性能都良好。设置每节为1.5米长，分节处采用螺旋接口，最长可做到6～10米，可分节装袋携带。体积小、重量轻、使用方便、易携带，可以根据环境的空间安装节数。绝缘操作杆是属于带电作业类硬质绝缘工具，符合国家电力行业DL408-91《带电作业类硬质绝缘工具技术标准》的检验标准。绝缘操作杆顶端固定安装有连接件，与夹具导体链接，插入夹具导体底端处，然后旋转绝缘操作杆，就可以使得夹具导体夹紧电缆，在夹紧运行后，可以取下绝缘操作杆，操作快捷简单。

4 临时短接装置的主要特点

4.1 绝缘性能佳

因操作部分所采用的绝缘材料均为高强度环氧玻璃布缠绕，从而有效确保了操作人员的安全性。

4.2 结构简单可靠

电力线路故障检修过程中需要应用到的临时短接装置，对于其安全性与功能都具有很高的要求，那么，在开展设计的过程中，就对各个部件的互相依托性能予以了综合考虑，从而促进其可靠性的提升。但是，不管是绝缘操作杆还是短接导流装置，都需要以最少的零件实现最复杂的功能。

4.3 功能齐全

零时短接装置具有以下功能：（1）能够承载最大300A电流，可以满足带电装置设备的大电流快速短接；（2）能够对150～300mm²的圆形导体进行快速可靠夹紧短接，还匹配了转换夹具头能够适用于母排；（3）装置导体为柔性材质，能够实现多角度操作，且夹导体其中一只呈水平状，可实现夹具头部角度调整，根据现场实际操作应用调整最适合操作角度。（4）结合电力线路的线材实际特点，适当调整该装置的链接导体，以便于实现线路中故障点的临时短接。

5 研究的结论与应用

若电力线路中的隔离开关出现其他原因导致的故障或者是异常发热，借助于该装置实现临时短接与检修，以便于电力线路能够保证时序的安全稳定运行。因在开展该短接装置设计的过程中，需要对通用性予以综合考虑，给夹具设计配置了可以加母排的转换头，该夹具的设计不局限于圆柱形导线的夹紧短接引流，能够适用于母排的夹紧短接引流。它不仅可以运用到高压隔离开关短接，也可以运用到断路器断口间的短接、电力线路故障的检修上以及其他导体的临时短接，以便于防止设备的异常发热，从而为抢修工作争取更多的时间，确保电网运行的可靠性，也有利于经济效益与社会效益的提升。