何旭巖，姜 勇，蔣興森

（1.國網(wǎng)浙江省電力有限公司金華供電公司，金華 321001；2.金華送變電工程有限公司，金華 321001）

在110～500kV 高壓輸電線路中，架空導(dǎo)線具有重要作用，輸電線路項(xiàng)目中利用電力金具壓接進(jìn)行架空導(dǎo)線連接，為規(guī)避高壓輸電線路出現(xiàn)斷線、掉線等運(yùn)行事故，應(yīng)進(jìn)一步驗(yàn)證導(dǎo)線壓接尺寸與機(jī)械荷載；在高壓輸電線路工程中，LGJ-240 及以上型號(hào)的鋼芯鋁絞線和金具通常采取耐張線夾進(jìn)行受力連接。為保證高壓輸電線路標(biāo)準(zhǔn)化壓接，要求耐張壓接管握力必須超過導(dǎo)線、地線95%的破斷力?；?10～500kV高壓輸電線路建設(shè)項(xiàng)目中出現(xiàn)問題，進(jìn)一步分析研究壓接管尺寸、綜合破斷力以及機(jī)械荷載。

1 鋼芯鋁絞線鋁鋼截面比值和破斷力關(guān)系

高壓輸電線路中，應(yīng)用較為廣泛的86 型鋼芯鋁絞線型號(hào)共有54 種，鋼鋁截面具備9 種，分別是58%、20%、13%、16%、5%、23%、7%。以往的74型鋼芯鋁絞線共具備3 種結(jié)構(gòu)，包括輕型LGJQ 鋼鋁絞線、普通LGJ 鋼鋁絞線以及加強(qiáng)型LGJJ 鋼鋁絞線，3 種鋼鋁絞線的截面分別是12.45%、18.88%、22.7%。以上就是高壓輸電線路中最常使用的12種鋼鋁絞線。鋼鋁絞線的綜合破斷力是建立在鋼芯與鋁股的基礎(chǔ)上，詳細(xì)參數(shù)如表1所示[1]。

表1 83型鋼芯鋁絞線參數(shù)測(cè)算Tab.1 Parameter measurement and calculation of 83 type steel core aluminum stranded wire

表1選取83型鋼鋁絞線進(jìn)行對(duì)照，根據(jù)表中數(shù)據(jù)可知，LGJ-95/55導(dǎo)線的截面比是58%，此導(dǎo)線能夠承受計(jì)算破斷力的最大值約為18%，但是鋼芯承受的所有破斷力約為82%；LGJ-400/20 導(dǎo)線的截面比是5%，此導(dǎo)線能夠承受計(jì)算破斷力的最大值約為73%，但是鋼芯承受的所有破斷力約為27%。由此可知，鋼芯鋁絞線自身所具備的鋼鋁截面的差異，胡導(dǎo)致鋁股及鋼芯能夠承受的拉力也具有一定差異。當(dāng)前高壓輸電線路中應(yīng)用較多的普通型鋼芯鋁絞線應(yīng)分擔(dān)超過60%的架空導(dǎo)線破斷力，才能改變對(duì)鋼芯承擔(dān)大部分架空導(dǎo)線破斷力的不恰當(dāng)認(rèn)知[2]。

2 耐張壓接管壓接尺寸不達(dá)標(biāo)問題及原因

新建成的110～500kV 高壓變電所開口通過設(shè)置新型雙回路線路，線路材料主要采取2×LGJ-400/35普通型鋼芯鋁絞線。耐張鋼錨在沖鋒式線夾的基礎(chǔ)上，具備雙凹槽，每個(gè)凹槽的大小為3cm，標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定凹槽中的鋁管必壓區(qū)的尺寸必須超過6cm，即測(cè)量凹槽到鋼管處的長度為3cm，400/35型號(hào)耐張鋼錨中鋼管的總長度達(dá)到14.2cm。完成耐張鋼錨與鋁管的壓接后，鋼管U型環(huán)與鋁管頂部之間的距離為8.2cm。

在新建的高壓線路中，一共存在13 基耐張塔、312 個(gè)耐張壓接管。對(duì)高壓線路進(jìn)行竣工驗(yàn)收檢驗(yàn)，檢驗(yàn)出53 只不達(dá)標(biāo)的壓接管，占所有檢驗(yàn)壓接管數(shù)量的17%。耐張接管中的鋁管壓痕與鋼錨U型環(huán)之間的距離為16.2cm。其中?？孔蟮匿X管段壓接為7.2cm，這表示鋼芯接管（沒有被壓）的鋁管過壓為1.2cm，靠右的鋼管長度為9cm，這表示鋼錨段上至少存在0.8cm的鋁管欠壓[3]。

耐張接管中U 型環(huán)與鋁管壓痕之間的距離是11cm，從表面上可以觀察到鋼錨段中鋁管液壓超過6cm，但尚未達(dá)成標(biāo)準(zhǔn)長度14.2cm，即耐張接管錨頭中凹槽沒有和鋁管相壓接，這說明6cm鋁管壓接段都落在了光鋼錨段中。同時(shí)，檢測(cè)出的不達(dá)標(biāo)耐張壓接管大部分都存在1或2個(gè)沒有壓接的凹槽。

此外，存在少數(shù)耐張壓接管的不壓區(qū)存在業(yè)界尺寸不一致的想象，產(chǎn)生這一問題的主要原因在于當(dāng)前架空導(dǎo)線的施工過程多采取高空平衡掛線的手段，就是當(dāng)架空導(dǎo)線松弛到一定狀態(tài)后，壓接工作人員就在耐張塔額鋼絲繩上展開壓接工作，由于懸空的作業(yè)環(huán)境不具備良好的穩(wěn)定性，導(dǎo)致耐張壓接管的壓接尺寸存在一定偏差，但監(jiān)管人員也無法在高空環(huán)境中進(jìn)行密切的監(jiān)督，增加了隱蔽項(xiàng)目施工質(zhì)量的不可靠性[4]。

3 耐張接管壓接尺寸與機(jī)械荷載試驗(yàn)

3.1 耐張管壓接尺寸試驗(yàn)

基于高壓輸電線路檢驗(yàn)出的不達(dá)標(biāo)耐張壓接管壓接尺寸，分別將其數(shù)據(jù)進(jìn)行復(fù)制，并與達(dá)標(biāo)鋁管展開對(duì)比研究，檢驗(yàn)分析結(jié)果如表2所示，括號(hào)內(nèi)數(shù)值表示壓接端痕與U型環(huán)之間的長度。

表2 達(dá)標(biāo)與不達(dá)標(biāo)耐張壓接管檢驗(yàn)分析Tab.2 Inspection and analysis of tensile and crimping pipes that meet and fail to meet standards

結(jié)合表2信息可知，架空導(dǎo)線鋼芯不壓接，鋁管在鋼管上的壓接長度為6cm，耐張壓接管對(duì)于架空導(dǎo)線破斷力，僅能分擔(dān)16.4%；鋁管在鋼管上進(jìn)行壓接的長度為6cm，同時(shí)壓接處存在1 個(gè)凹槽，此時(shí)，耐張壓接管能夠承擔(dān)65.8%的架空導(dǎo)線破斷力。

當(dāng)架空導(dǎo)線鋼芯壓接發(fā)到標(biāo)準(zhǔn)要求，且鋁管壓接長度達(dá)到了6cm的標(biāo)準(zhǔn)長度，但是鋁管沒有將2個(gè)凹槽進(jìn)行壓接，此時(shí)，耐張接壓管對(duì)于破斷力的承受水平為70.05%；當(dāng)架空導(dǎo)線鋼芯不壓接，且鋁管在鋼管上的壓接長度達(dá)到6cm并壓住2個(gè)凹槽時(shí)，耐張接壓管對(duì)于破斷力的承受水平達(dá)到了85.1%。

由此可得，必須保證鋁管的壓接尺寸達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)長度與位置。按標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行壓接、超過標(biāo)準(zhǔn)的試驗(yàn)管雖然檢測(cè)結(jié)果為合格，但是在過壓環(huán)境下，凹槽處的鋁管會(huì)出現(xiàn)剪切損傷，并在較長使用周期中，使耐張鋁管受到振動(dòng)波、交變力等方面的影響，進(jìn)而加重耐張導(dǎo)線損傷處的荷載。因此。有必要嚴(yán)格控制不壓區(qū)，避免出現(xiàn)過壓的情況，保障架空導(dǎo)線的安全性運(yùn)行[5]。

3.2 耐張壓接管荷載拉力試驗(yàn)

鋼芯鋁絞線屬于加強(qiáng)型導(dǎo)線，為強(qiáng)化導(dǎo)線的安全性、長效性運(yùn)行，需要對(duì)導(dǎo)線及其相應(yīng)配套設(shè)施進(jìn)行分析，保證導(dǎo)線在高壓輸電線路的實(shí)際應(yīng)用過程中具有良好的荷載、抗磨損、抗震動(dòng)能力[6]。

架空導(dǎo)線開始建設(shè)之前，就需要對(duì)相關(guān)導(dǎo)線、液壓管、鋼膜等試件進(jìn)行檢驗(yàn)。導(dǎo)線的額定抗拉力在75.19kN。實(shí)驗(yàn)第1 步是將導(dǎo)線拉至額定拉力的一半，即實(shí)驗(yàn)導(dǎo)線拉力為37.595kN，保載時(shí)間為120s；第2步，將導(dǎo)線拉至額定拉力的95%，即實(shí)驗(yàn)導(dǎo)線拉力為71.4305kN，保載時(shí)間為60s；第3步，將導(dǎo)向及耐張線夾的最大脫力與相應(yīng)時(shí)間進(jìn)行曲線繪制，基于拉力試驗(yàn)，可得不同壓接尺寸的拉力水平，檢測(cè)結(jié)果如表3所示[7]。

表3 差異化壓接尺寸拉力檢測(cè)Tab.3 Differential crimp size pull test

由表3數(shù)據(jù)可知，當(dāng)鋼芯插入0mm時(shí)，鋁膜承受力為46kN。當(dāng)鋁膜只壓接鋁管防水膜時(shí)，鋼芯能夠承受47.5kN的拉力；當(dāng)鋼芯插入45.61mm時(shí)，導(dǎo)線的實(shí)際拉力已不符合拉力需求；當(dāng)鋼芯插入54.72mm時(shí)，導(dǎo)線的實(shí)際拉力符合標(biāo)準(zhǔn)需求；當(dāng)鋼芯插入86.98mm時(shí)，導(dǎo)線在處于第二階段時(shí)出現(xiàn)斷裂，產(chǎn)生之一問題的主要原因在于：導(dǎo)線在壓接過程中，被鋸條將鋼芯損壞，但這一現(xiàn)象并不具備普遍性與代表性。導(dǎo)線的拉斷力是其鋼芯及鋁股拉斷力相加總和，盡管二者延伸率相差較大，但是，在多次試驗(yàn)后，明確了這一理論的正確性。

圖1 導(dǎo)線拉力實(shí)驗(yàn)檢測(cè)Fig.1 Test of wire tension

結(jié)合圖1信息可知，鋼芯與鋁膜所具備的拉斷力承受水平相差不大。因此，不管壓接鋼芯還是壓接鋁膜，都必須嚴(yán)格遵照標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行操作，以此保證導(dǎo)線質(zhì)量及拉斷力符合建設(shè)要求，能夠向高壓輸電線路提供良好、長效的壓接效果與機(jī)械負(fù)荷[8]。

圖2 鋼芯插入深度與拉力關(guān)系曲線圖Fig.2 The relationship between steel core insertion depth and tensile force

結(jié)合表3 與圖2 可知，當(dāng)鋁管處于正常標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下，鋼芯插入鋼錨的深度必須超過50mm，只有超過50mm，才能達(dá)到導(dǎo)線的拉力標(biāo)準(zhǔn)。插入深度一旦小于50mm，此導(dǎo)線將會(huì)判定為不合格導(dǎo)線，需要進(jìn)行重新壓接。

4 類似事故產(chǎn)生原因及解決措施

4.1 故障發(fā)生背景

某電業(yè)局新進(jìn)程的高壓輸電線路共出現(xiàn)3只耐張壓管鋼芯斷裂、鋼錨脫落的問題。在后續(xù)的事故檢查中發(fā)現(xiàn)，耐張壓接鋁管沒有嚴(yán)格根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行壓接，在尺寸與凹槽處均出現(xiàn)問題，與上述竣工檢驗(yàn)查出的壓接情況相似。

當(dāng)導(dǎo)線處于覆冰、大風(fēng)或者低溫等環(huán)境狀態(tài)時(shí)，其承受最大荷載張力，且超出導(dǎo)線的鋼芯破斷力，原本用來承受60%破斷力的界面沒有嚴(yán)格按照規(guī)定尺寸進(jìn)行壓接，使導(dǎo)線出現(xiàn)鋼芯斷裂、鋼錨脫落或避雷線壓接管掉線等事故。

4.2 缺陷補(bǔ)救方案

4.2.1 補(bǔ)壓法

在實(shí)施補(bǔ)壓前，需要精準(zhǔn)預(yù)判補(bǔ)壓長度及位置，避免無效補(bǔ)壓或補(bǔ)壓過長，影響外部鋁管過渡延長，從而使鋁管中的鋼芯出現(xiàn)斷裂現(xiàn)象。能夠應(yīng)用補(bǔ)壓法的的情況有以下2種：①漏壓出現(xiàn)在鋼錨及鋁管壓接的范圍內(nèi)，凹槽內(nèi)漏壓或少壓，且該部分處于U形環(huán)側(cè)。進(jìn)行補(bǔ)壓時(shí)，不會(huì)出現(xiàn)壓接管內(nèi)部受力不均的問題；②漏壓問題出現(xiàn)在導(dǎo)線及鋁管的壓接范圍內(nèi)，且漏壓或少壓部分處于鋁管上。在此情況下進(jìn)行補(bǔ)壓則不會(huì)導(dǎo)致受力變化。進(jìn)行補(bǔ)壓操作時(shí)，應(yīng)要個(gè)按照標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行壓接，保證補(bǔ)壓范圍小于沒有壓接鋁管上的10mm，否則將會(huì)增大壓接管內(nèi)部的受力，降低耐張線夾的穩(wěn)定性與安全性。實(shí)施補(bǔ)壓法時(shí)，需要格外關(guān)注架空導(dǎo)線耐張線夾的作用，應(yīng)通過卡線器及手扳葫蘆，放松耐張線夾，使其保持不受力狀態(tài)，從而展開補(bǔ)壓作業(yè)，避免施工過程中出現(xiàn)跑線問題，從而導(dǎo)致三跨事故[9]。

4.2.2 預(yù)絞絲接續(xù)條補(bǔ)強(qiáng)

通過檢測(cè)儀檢測(cè)出架空導(dǎo)線內(nèi)部接續(xù)管中有壓接錯(cuò)位或缺陷的時(shí)候，能夠利用預(yù)絞絲接續(xù)條補(bǔ)強(qiáng)進(jìn)行修護(hù)。在使用預(yù)絞絲接續(xù)條補(bǔ)強(qiáng)之前，首先需要將導(dǎo)線表層的氧化膜清除掉；其次，將導(dǎo)電脂均勻涂抹至導(dǎo)線表層；最后，把預(yù)絞絲接續(xù)條以組為單位，緊密纏繞至接續(xù)管與導(dǎo)線上。

4.2.3 導(dǎo)線耐張備份線夾

當(dāng)架空導(dǎo)線所用耐張線夾出現(xiàn)漏壓、欠壓的情況時(shí)，能夠通過使用導(dǎo)線耐張備份線夾進(jìn)行替換。在纏繞備份線夾之前，首先，需要將導(dǎo)線表層的氧化膜進(jìn)行清楚；其次，在導(dǎo)線上均勻涂抹導(dǎo)電脂；最后，把備份線夾纏繞至導(dǎo)線上。須注意，備份線夾和耐張金具之間的連接必須緊密可靠，不可過于松弛[10]。

5 結(jié)語

在高壓輸電線路架空導(dǎo)線建設(shè)項(xiàng)目中，必須嚴(yán)格按照壓接規(guī)程及驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行規(guī)范性施工、檢驗(yàn)及測(cè)量，以此保證架空導(dǎo)線耐張接壓管壓接尺寸與機(jī)械荷載質(zhì)量的正確性、有效性。施工及監(jiān)理單位應(yīng)遵循SDJ226 規(guī)定，不能使壓接導(dǎo)線出現(xiàn)過壓、欠壓的問題。完成壓接后，需要對(duì)壓接尺寸展開重新測(cè)量，并在耐張壓接管上做出相應(yīng)標(biāo)記。結(jié)合實(shí)際情況，監(jiān)理人員需進(jìn)一步強(qiáng)化地面施工質(zhì)量，提高架空導(dǎo)線耐張壓接管的壓接質(zhì)量，保障高壓輸電線路的穩(wěn)定運(yùn)行。