10 kV配电网中,架空导线一般以铝绞线为主,在架空导线与电缆芯线、断路器、隔离开关、配电变压器的连接中,常采用摩擦焊技术焊接而成的铜铝过渡接头作为连接金具。但是在日常的电网运行中,受外力、大电流、内应力等因素影响,导线连接金具时常沿铜铝过渡连接面发生断裂,使得导线搭在横担上或落地引起接地故障,影响对用户的可靠供电且损坏设备。
1 故障调查分析
1.1故障统计
笔者对某公司某年12个月10 kV配电网导线连接断裂故障情况进行了统计,每月故障数(起)如图1所示,故障原因如表1所示。
从表1中,我们可以得出,10 kV配电网导线连接金具故障中,铜铝过渡金具直接断裂占94.12%,过负荷烧毁和金具表面氧化占故障原因的比例很小,两者合计也只有5.88%。因此,10 kV配电网导线连接金具故障主要是配电网中使用的铜铝过渡接头断裂造成的。
1.2导线连接金具断裂原因分析
1.2.1焊接工艺原因
铜铝过渡连接面在焊接过程中会产生空隙,空气、水分、腐蚀性物质等通过空隙人侵,使得空隙内连接面发生氧化,而氧化物质会使得铜铝过渡连接面的接触电阻增大,负荷电流流过时发热增加,氧化加剧,连接面稳定性不断降低,最后造成连接面发生断裂。在焊接过程中产生的脆性物质,也会影响铜铝过渡连接面的连接质量。
1.2.2连接面受力原因
如图2所示,在导线与相关设备安装好后,连接金具一端被螺栓固定,另一端受导线牵拉,并受导线重力的作用。此外还受到大风、大雪等外力影响。在图2中,我们可发现铜铝连接金具的焊接面积很小,风、雪、重力等对金具的影响,在焊接连接面处会产生很大弯曲作用力。
1.2.3运行环境恶劣原因
10 kV配电网连接金具长期暴露在空气中,受到当地气候环境影响。如临安地处亚热带,夏季炎热、冬季寒冷,昼夜温差较大,年气温一般在-5~40℃。连接金具的材料主要是铜和铝,铝的膨胀系数比铜大36% ,铝质材料在热胀冷缩后无法完全还原。此外,工业的污染、酸性的雨水等环境因素也会对连接金具产生一定的腐蚀,影响导线连接金具的使用寿命。