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摘要：设备线夹是电网中的重要部件，一旦出现断裂就会引发电网的严重事故，造成大面积的停电，严重影响到人们的正常生产及生活。因此，开展对钢铝线夹的优劣分析，选取符合标准、优质的线夹应用于电网中具有重要意义。本文对国内钢铝过渡线夹的类型、特点进行了分析，并对线夹的断裂原因及解决措施进行了探究，以期提升电网的运行稳定性和安全性。
关键词：钢铝过渡线夹；类型；优劣分析；断裂原因；措施
近年来，随着我国经济和社会的不断发展，电量需求也在不断增多，供电企业在技术上面临着更高的要求和挑战。设备线夹是电网中的重要部件，一旦出现问题导致断裂就容易造成主设备的跳闸事故，造成大面积的停电，严重影响着人们的正常生产和生活。为此，对铜铝过渡线夹开展优劣势的研究是非常必要的工作。
一、铜铝过渡线夹的主要类型及特点
就目前来看，铜与铝的连接主要分为：闪光焊、摩擦焊接、爆炸焊、钎焊等焊接方式或铜铝过渡复合片[1]。
1.闪光焊接
闪光焊接是铜板材和铝板材瞬间在强电流作用下迅速熔化，随后在机械顶、锻压力作用下融合在一起的生产工艺，此方法产品成品率高，性能较稳定，已纳入国家标准。闪光焊的缺点: 焊接接头直接承载，一旦断裂，易引发事故；焊接质量控制难度较大，且无简单无损检测手段检测，质量易下滑; 焊接接头易产生脆的铜铝共晶体，降低接头强度。
2.摩擦焊
摩擦焊是铜棒和铝棒高速旋转使铜和铝的焊接面在高温下熔化，经保压顶锻使铝和铜结合在一起的一种制造工艺，此方法广泛用于240mm2以下导线的设备夹制造[2]。产品强度较高，运行安全可靠。对于非圆形焊件的焊接很困难。由于受到摩擦焊机主轴电动机功率和压力不足的限制，目前最大的焊接断面 200cm2。
3.钎焊
钎焊是指采用比焊件金属熔点低的金属材料，将一片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焊在铝板上的一种加工方式。该方式工艺简单，质量可靠，以铝材料为主，用铜量不多，受其它条件影响时产品不会出现断裂，是最保险的铜铝设备夹。
4.爆炸焊
爆炸接是一种固相焊接方法，指利用爆炸物爆炸产生的冲击力造成焊件迅速碰撞从而使两个金属件的待焊表面实现连接的方法。爆炸焊接可以将用传统方法不能焊接在一起的不同类金属焊接在一起。爆炸焊接的优点是焊缝比熔接焊接的接缝强度高，且最终热处理状态的材料可以爆炸焊接而不引起材料性能的降低。
5.铜铝复合片
将铜材和铝材运用爆炸焊接及爆炸焊接—轧制的特殊工艺加工复合而成的一种新型导体材料。铜铝复合板的特性优点: 铜板与铝板间为冶金结合，抗拉强度、屈服强度、剪切强度、延伸率指标优良，是一种理想的导体材料[3]。
二、对接型式铜铝过渡线夹
在上述的五种焊接形式中，闪光焊及摩擦焊两种焊接方法生产的线夹又称为对接型式线夹。对接型式的铜铝过渡线夹与钎焊、爆炸焊型式的铜铝过渡线夹二者最重要的区别是: 对接型式的铜铝过渡线夹存在一条铜铝对接的焊缝，焊接质量不好的焊缝容易出现裂纹，裂纹进一步扩大会导致断裂；而钎焊、爆炸焊或铜铝复合片型式的铜铝过渡线夹为一层铜覆盖于铝基体的表面，无对接焊缝，从侧面可明显区分基体(铝) 与覆盖层(铜)，两者可剥离，运行中不会造成线夹断裂。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆采用闪光焊的线夹由于焊接质量不佳导致在焊缝熔合线上或开裂起始部位存在大量未熔合区域，甚至有部分焊接接头焊缝融合率只有17%，在长期服役过程中腐蚀性介质沿开口的边缘未熔合处进入线夹焊缝内，发生电化学腐蚀，使线夹有效承载面积不断减小，最后由于有效结合面积无法承受外加载荷而发生断裂失效。
三、线夹断裂原因分析
3.1 线夹选型不当
在现场检查发现，该断裂线夹连接的导线及穿墙套管导电铝排均属铝质，而此处却选用了SLG-III型铜铝过渡线夹，不符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会形成电位差。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，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，直到烧断接头。
3.2线夹的质量问题
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。而该线路穿墙套管与导线连接选用的SLG—III型设备线夹，是将铜板和铝板直接焊接在一起的过渡线夹。由于是异种金属焊接，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，有些裂纹或裂缝甚至肉眼即可辨识。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。
3.3在运行中线夹易受力
因线夹本身就存在焊接缺陷，且检修人员在现场拆除故障设备时发现，旧线夹属竖直安装。该种安装方式增加了受风面积，在长期的风摆中使得线夹缺陷扩大。加之设备线夹在电场的交变电应力作用下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。此外，由于该设备线夹安装部位在穿墙套管处，停电检修时经常要在此处装设接地线，运行人员在装设接地线时多采用简单粗暴的拉拽法，也对线夹铜铝过渡部分造成了一定的伤害。
3.4运行巡视不到位
任何事故的发生都是由潜伏隐患生成开始，由渐变到突变，由量变到质变的扩大发展过程，最终导致成为事故。该设备线夹的铜铝过渡部位出现断裂事件不是突然发生的，在事件出现以前应有发热、应力集中等缺陷，但因该线夹在进行穿墙套管位置，运行人员巡视设备时极易被忽视，未能及时发现缺陷最终导致安全事件。
四、防范线夹断裂的有效措施
4.1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。同时在验收时要重视穿墙套管及设备线夹等细小部位的验收。对于铜铝过渡线夹要重点检查铜铝过渡处有没有裂纹。
4.2 使用新型的铜铝过渡线夹
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渡线夹，从根本上解决铜铝过渡线夹易断裂的问题。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。
4.3 减少线夹过渡处受力运
行人员要加强对设备线夹的巡视。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。在挂接地线时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铜铝过渡线夹的损伤。
总之，电力金具质量是影响电网能否安全、稳定运行的关键性因素，电力企业一定要认知其的重要性，提升电力金具的质量监控，保证入网产品的优质性，才能从根本上提升电网的运行质量。
参考文献
[1]陈国宏,闵良,王家庆. 220 kV变电站铜铝过渡线夹腐蚀与断裂分析[J].安徽电力,2010,04:1-5.
[2]董瑾,钟相源,安江英. 变电站铜铝过渡设备线夹断裂原因[J]. 中国电力,2010,12:27-30.
[3]钟相源.变电站铜铝过渡设备线夹断裂分析[D].华北电力大学（北京）,2007.
论文作者:安夏玮
论文发表刊物:《电力技术》2016年第5期
论文发表时间:2016/10/15
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