輸電線路接續(xù)金具溫度警示器的設(shè)計(jì)與研究

許國偉，蘇奕輝，林來鑫，馮詠柳

（廣東電網(wǎng)有限責(zé)任公司汕頭供電局，廣東 汕頭 515000）

輸電線路作為電力系統(tǒng)的重要基礎(chǔ)設(shè)施，是電網(wǎng)的重要組成部分，其安全穩(wěn)定運(yùn)行關(guān)系到電力系統(tǒng)的可靠性和國民經(jīng)濟(jì)的持續(xù)發(fā)展。其中輸電線路接續(xù)金具尤為重要，其溫度過高可能導(dǎo)致缺陷發(fā)生，進(jìn)一步演變成故障，進(jìn)而影電網(wǎng)的健康穩(wěn)定運(yùn)行，如何追蹤發(fā)現(xiàn)輸電線路接續(xù)金具溫度異常，及時(shí)預(yù)知輸電線路接續(xù)金具的建庫情況，是電力輸送領(lǐng)域亟待解決的問題重要問題之一[1]。

現(xiàn)有主流解決方案存在不同的缺陷，嚴(yán)重影響成本節(jié)約、普及推廣。

1 現(xiàn)有解決方案及缺陷

現(xiàn)有監(jiān)測(cè)設(shè)備溫度異常的主流方法有三種：人工測(cè)溫、在線裝置測(cè)溫、超高溫螺栓。三種方法在實(shí)踐上均存在缺陷，不利于節(jié)省成本和推廣使用。

1.1 人工測(cè)溫

人工測(cè)溫指的是人工利用紅外測(cè)溫儀等儀器對(duì)設(shè)備進(jìn)行測(cè)溫。

人工測(cè)溫存在一些無法規(guī)避的缺陷。首先，對(duì)人力耗費(fèi)較大，不利于大規(guī)模推廣。其次，存在時(shí)間差，對(duì)于及時(shí)性要求較高的溫度異常示警，捉襟見肘。再次，人不適合進(jìn)入的環(huán)境無法監(jiān)測(cè)。比如難以測(cè)量到高負(fù)荷，高環(huán)境溫度下設(shè)備的溫度。最后，誤差較大，人工測(cè)量受人的生物特性、個(gè)人工作狀態(tài)影響導(dǎo)致測(cè)量結(jié)果存在較大誤差。

1.2 在線裝置測(cè)溫

利用在線監(jiān)測(cè)裝置進(jìn)行測(cè)溫的方式，需要各種傳輸系統(tǒng)及網(wǎng)絡(luò)搭建的工作，存在總體設(shè)備費(fèi)用高昂的缺陷，且需不停投入系統(tǒng)維護(hù)和監(jiān)測(cè)裝置維護(hù)，因而對(duì)普及推廣來說十分不利。

1.3 超高溫螺栓

超高溫螺栓設(shè)備也屬于物理特性溫度警示裝置，可靠性強(qiáng)，但結(jié)構(gòu)相對(duì)復(fù)雜。其元件包括螺桿、固定在螺桿頂端的溫感玻璃球、底端與溫感玻璃球，頂端固有定連接的端子、端子蓋、拉桿、壓力彈簧和提示帶等。使用時(shí)需要對(duì)設(shè)備連接件進(jìn)行拆裝，操作要求較高，對(duì)人力需求較高，時(shí)間成本較高，且溫感玻璃球容易在運(yùn)輸、安裝過程中損壞造成裝置失效損壞[2]。

2 新型溫度警示器

2.1 溫度警示器設(shè)計(jì)原理

在不改變現(xiàn)有設(shè)備連接螺栓的前提下，利用原有螺栓剩余螺牙，加裝一種由低熔點(diǎn)金屬為觸發(fā)元件的制作的裝置，警示溫度可以按需要調(diào)制，具有原理可靠，設(shè)備簡(jiǎn)單，適合輸電耐張線夾引流板等使用螺栓進(jìn)行連接的接續(xù)金具進(jìn)行快速安裝。

此溫度監(jiān)測(cè)警示螺帽為一般六角螺帽外形特征，具備六角薄螺帽防松作用，且設(shè)置有物理狀態(tài)激發(fā)機(jī)械分段監(jiān)測(cè)機(jī)構(gòu)，能在達(dá)到某些設(shè)定好的溫度閥值機(jī)構(gòu)動(dòng)作直觀顯示出來，如我們?cè)O(shè)定機(jī)構(gòu)在50℃為溫升異常，70℃為一般設(shè)計(jì)運(yùn)行溫度，120℃為某耐熱導(dǎo)線接續(xù)金具一設(shè)計(jì)運(yùn)行溫度，180℃為接近鋁合金軟點(diǎn)溫度危險(xiǎn)閥值。分別以不同的機(jī)械外觀變形進(jìn)行告警顯示，運(yùn)行人員在巡視中就能通過肉眼或相機(jī)發(fā)現(xiàn)溫度警示螺帽的可見光外觀明顯變化。此設(shè)計(jì)能捕捉到接續(xù)金具的最高異常溫升，過電流峰值產(chǎn)生的最高異常溫。不會(huì)因?yàn)槿斯な褂脽岢上駜x無法測(cè)量到最高異常溫度，也不會(huì)由于背景輻射、遮擋等環(huán)境影響影響到異常溫度數(shù)據(jù)的監(jiān)測(cè)[3]。

2.2 溫度警示器設(shè)計(jì)

該溫度警示器中主要包括：連接件（10）、彈性件（20）、定位板（30）、第一連片（40）和二連片（50），如圖1、圖2 所示。

圖1 溫度警示器平視圖

圖3 合金成分及熔點(diǎn)對(duì)照

圖2 溫度警示器俯視圖

彈性件（20）的一端連接于所述連接件（10）。第一連片（40）的兩端分別連接于彈性件（20）的遠(yuǎn)離連接件（10）的端部和連接件（10）。彈性件（20）處于壓縮狀態(tài)。

第一連片（40）與彈性件（20）之間和第一連片（40）與所述連接件（10）之間，至少一處通過熔點(diǎn)定值合金焊接。

定位板（30）連接于所述彈性件（20）的遠(yuǎn)離連接件（10）的端部。第一連片（40）的遠(yuǎn)離連接件（10）的端部與定位板（30）連接。

該溫度警示器包括兩個(gè)對(duì)稱設(shè)置的第一連片（40）。兩個(gè)第一連片（40）均至少一端通過相同的熔點(diǎn)定值合金焊接。

該溫度警示器還包括多個(gè)連片組，每個(gè)連片組均包括第二連片（50）。第二連片（50）的長(zhǎng)度不同，各個(gè)連片組中的第二連片（50）均一端與連接件（10）連接，另一端與彈性件（20）的長(zhǎng)度方向的不同位置連接，均至少一端通過不同的熔點(diǎn)定值合金焊接。第二連片（50）長(zhǎng)度的增加，且第二連片（50）焊接所用的熔點(diǎn)定值合金的熔點(diǎn)逐漸減小。第一連片（40）所用的熔點(diǎn)定值合金的熔點(diǎn)小于所述第二連片（50）所用的熔點(diǎn)定值合金的熔點(diǎn)。

接件（10）和定位板（30）均設(shè)置為環(huán)形，連接件（10）的軸線與定位板（30）的軸線重合。連接件（10）設(shè)置為螺母或者磁鐵，定位板（30）的內(nèi)徑大于連接件（10）的內(nèi)徑。

彈性件（20）包括圓柱彈簧，圓柱彈簧沿所述連接件（10）的軸線延伸。圓柱彈簧的軸線與所述連接件（10）的軸線重合。

2.3 溫度警示器熔點(diǎn)定值合金

本文所討論的溫度警示器其關(guān)鍵在于熔點(diǎn)定值合金。通過調(diào)整熔點(diǎn)定值合金的成分及配比可以調(diào)整合金的熔點(diǎn)，進(jìn)而滿足該溫度警示器的設(shè)計(jì)需求[4-6]。

當(dāng)前采用的熔點(diǎn)定值合金成分及配比如圖3 所示。

3 總結(jié)

本方案降低了傳統(tǒng)高溫螺栓的操作復(fù)雜程度，規(guī)避了人工測(cè)溫、在線測(cè)溫裝置的缺陷。可在電力行業(yè)輸電、變電、配電等電氣溫度監(jiān)測(cè)技術(shù)領(lǐng)域應(yīng)用，通過加裝這種溫度警示螺帽，如套在輸電專業(yè)中引流板螺栓使用，達(dá)到長(zhǎng)期監(jiān)控導(dǎo)線接續(xù)處溫度的變化的目的。