雙導設備線夾SSY-1600K鑄造性能優化

何明霞 孔耕牛 李曉艷 吳亞運 周 瑞

（中國能源建設集團南京線路器材有限公司，江蘇南京211500）

0 引言

隨著我國供電能力的不斷提升，1 000 kV特高壓變電站的建設越來越多，大截面導線雙導設備線夾SSY-1600K的應用越來越普遍，按傳統設備線夾形式和規范生產的產品，在使用過程中存在斷裂和開裂現象，這給變電站的正常運行埋下了隱患。

1 問題分析

設備線夾用于母線引下線與電氣設備的出線端子連接以及電氣設備之間連接。設備線夾由緊固絞線部分和電氣設備連接部分組成，其連接方式一般分為螺栓型結構和壓縮型結構[1-2]。對于大截面導線，因為過流要求高，一般采用壓縮型結構。壓縮型設備線夾管形結構和端子板之間的接合處是一個薄弱部位，這個部位在加工過程中常會形成缺陷，在使用過程中容易發生失效，進而危及設備安全[3]。

長期以來，SSY-1600K雙導設備線夾本體引流管與引流板連接部位截面形狀為圓形，這種結構比表面積小，散熱性能差，鑄造過程中補縮差，易產生縮孔、縮松等缺陷。內部缺陷的存在一方面可能會因為滲水引起線夾爆裂，另一方面由于減小了過流截面，容易使線夾產熱量增大，導致線夾燒毀，造成安全事故。

為改善上述存在的問題，提高產品質量，為變電站的運行提供可靠保障，我司對1600K雙導設備線夾結構進行了優化。

2 結構改進

2.1 圖紙設計改進

在1 000 kV特高壓變電站中，1600K雙導設備線夾的分裂間距一般為400 mm和600 mm，我們選擇分裂間距為400 mm的雙導設備線夾進行研究。根據對線夾斷裂和開裂相關文章的分析研究[3-5]，擬將設備線夾本體引流管與引流板連接部位截面形狀由圓形改為橢圓形，如圖1所示（上部焊接部分鋁型材管省略）。

圖1 SSY-1600K/400圖紙改進

從圖1（a）可見改進前的設備線夾管形結構和端子板之間的接合處為φ76的圓形結構，從圖1（b）可見改進后的設備線夾管形結構和端子板之間的接合處為長軸為76，短軸為50的橢圓形結構。改進后的結構在滿足1600K載流量的基礎上大大減小了連接處的厚度，使得散熱快，鋁液流動性好，補縮效果好。

2.2 實物分析

通過對設備線夾管形結構和端子板之間接合處結構的改進，在理論上，鑄造性能可以提高。下面按圖紙進行生產驗證。

圖2為優化前后SSY-1600K/400實物圖片。

圖2 優化前后SSY-1600K/400實物圖片

圖2 （a）和（c）為改進前SSY-1600K/400實物正面和側面圖片，可以看出改進前端子板與引流管連接部分為圓形結構；圖2（b）和（d）為改進后SSY-1600K/400實物正面和側面圖片，可以看出改進后端子板與引流管連接部分為橢圓形結構。

3 試驗分析

3.1 光譜分析試驗

采用瑞士ARL公司ARL3460光電直讀光譜儀對兩種試樣進行材質分析，結果如表1所示（表中的技術要求值為GB/T 1173—2013對成分的要求）。我司生產的雙導設備線夾材料為鋁合金鑄件，材料代號為ZAl102，化學成分按GB/T 1173—2013《鑄造鋁合金》[6]標準執行。

表1 測試樣品光譜分析結果（質量分數：%）

從分析結果可見，我司所生產的兩種設備線夾成分符合GB/T 1173—2013中對ZAl102的成分要求。

3.2 無損檢測

采用XRS-3耐張線夾和接續管壓接質量檢測儀對鑄造出的兩種形式的線夾進行X射線無損檢測，分別對端子板和兩側引流管連接部分的拐彎處、澆帽口處和中間部位進行檢測。通過檢測發現，改進前產品缺陷明顯，在左側拐彎處和中間部位存在較大范圍鑄造缺陷；而改進后各部分均沒有明顯的鑄造缺陷。

3.3 線夾缺陷截面

為了更直觀地觀察產品缺陷，對X射線檢測出的可能存在缺陷的位置進行切割，切割后的圖片如圖3所示。

圖3 產品優化前后切割圖片

從圖3（a）和（b）可見改進前產品的確存在較大面積的鑄造缺陷，而從圖3（c）和（d）可見改進后產品的鑄造質量得到明顯改善。這主要是由于改進后的SSY-1600K前端子板與引流管連接部分為橢圓形結構，厚度由原來的76 mm減為50 mm，較大程度地減小了鑄件厚度，使得散熱快，鋁液流動性好，補縮效果好，明顯改善了產品的鑄造質量。

4 結語

本文介紹了大截面導線1600K用雙導設備線夾端子板與引流管連接部分結構的改進。通過對改進前后產品鑄造缺陷的分析，得出改進后產品缺陷明顯減少，產品質量大幅提高，為變電站的運行提供了可靠保障。