配电线路并沟线夹的可靠性研究

摘要：通过分析H型（C型）的并沟线夹、螺栓式的并沟线夹和楔子式并沟线夹3中不同的并沟线夹的结构特点和机电特性，加上对模拟实验得到的实验数据进行系统的分析，对3种不同的并沟线夹的可靠性进行比较。

关键词： 并购线夹；分析；特性

中图分类号：F407文献标识码： A

可靠供电不仅体现了一个供电企业的供电能力以及用户对需求的满意度，而且还是考量供电企业的供电质量的一个基本内容。影响供电可靠性的因素包括了线路器材自身的可靠性，所以线路器材性能的优劣一定程度上决定了企业供电的可靠性，城乡的电网中都包含了大量的各类并沟线夹，而一旦这些数量巨大的并沟线夹发生故障，就会增加供电企业的运营成本，甚至威胁到居民的自身安全，这样就会引发一系列不可预测的风险。所以选择性能优良的并沟线夹器件，是电力工作者必须认真思考的一个问题。

1.并沟线夹的机电特性及结构分析

1.1．并沟线夹的机电特性

根据相关的法律法规《电力金具的通用技术条件》及《架空配电线路金具的技术条件》

规定，凡是非承力型的并沟线夹对于导线最小握力不能小于导线最大承受力的10%，而且导电能力必须大于被接触的导线的电阻。另一方面为了提高导电能力的可靠性与稳定性，对于通了电流之后的电阻的变化情况也作出了明确的规定和要求。只有在满足了上述规定的要求后，才能保证线路发生短路时，并沟线夹不会比导线先发生故障，一定程度上确保了线路的安全性和可靠性。

1.2.螺栓式并沟线夹的结构

图一：螺旋式并沟线夹

如图一所示，螺栓式并沟线夹采用的结构为板-板式，利用螺栓压力以及固定的接续导线将两板连接一起，然后通过弹簧垫圈及平垫片的传递，使得接续导线有了较为恒定和均匀的压力。由于螺栓式并沟线夹即使安装后也可以拆卸，所以一般都会把螺栓式并沟线夹使用在导地线的连接处或线路耐张的跳线上。为了确保导线有足够均匀的压力作用于导线，并沟线夹一般使用三螺栓结构。

1.3 楔形并沟线夹的结构

图二：楔型并沟线夹

图二所示的结构就是楔形并沟线夹，使用材料一般是锻铝，由楔形与弓形本体组成，使

用枪型的专用工具进行安装和拆卸，但无法重复使用。楔形并沟线夹本体的斜度与楔形两侧的斜度相同，可以让导线在段内受到的力度均匀还能实现材料间的自锁。

1.4 H型并沟线夹的结构

图三：H型并沟线夹

如图3所示就是H型并沟线夹，H型并沟线夹是一种压缩式的结构，制造材料一般是铝合金，无法安装后再拆卸。H型并沟线夹名字由来是因为该线夹断面处有类似字母H的存在。H型并沟线夹可以把线夹与被接续面的两根导线压成一个整体，接触部面就会变成椭圆形态。H型并沟线夹跟楔形线夹相同，二者在压缩过程中受到液压钳输出的压力控制，人为方面的影响比较小。H型并沟线夹可以接触两根等径或者异径的导线，槽中的导线跨度多为3-4个左右方格。因为受到环向力的影响，H型并沟线在与导线接触时会产生塑性变形。使得嵌入导线外层空隙时的有效面积变大。H型并沟线夹对导线的握力大约是导线计算拉断力的40%-50%。

1.5 并沟线夹的可靠性

由金属材料的特性可知，导线在受力的情况下会产生一定的改变，而这种情况在并沟线夹的内部会更严重。导线的细微变化会降低并沟线夹对导线的握力以及会产生应力松弛等现象。

当材料选定后，导线的变化只会跟压力、时间、松力以及环境温度有关，与其他因素无关。其变化曲线呈现指数状，并且会随时间的增长而增长。

2. 实验室模拟实验

并沟线夹的稳定性能够反映在并沟线夹的传导可靠性上，为了研究有关并沟线夹的可靠性，依据国内和国外的有关判别准则与试验标准，对3种不同类型的并沟线夹进行的实验测试和现场分析。确定了以温升试验、直流电阻以及大电流循环试验为手段的研究方法。实验步骤如下：

(1)直流电阻试验的根本目的是测量等长异体占有的直流电阻和导体与线夹的接触电阻，并计算出等长电阻与接触电阻的比值。根据相关的标准规定：等长电阻与接触电阻的比值不得超过1.0。试验时直接采用电压电流法进行测量，且测量度不得低于1%，室内温度必须保持在20°C的标准温度下。

（2） 温升试验的最终目的是考核线夹在额定的电流下其自身电阻和温度的变化。线夹和导线的温升都会受到本身散热功率及发热功率的影响，当散热与发热处于一种平衡状态时，线夹与导线的温度就会趋于稳定。根据相关规定，线夹的温升不得高于参考的温度，测试结果如表1

表1温升试验数据

类别 螺栓式楔型H型参考导线

并沟线夹的表面温度 5448 4258

热循环试验基本考核的是线夹在温度多次升降后其自身电阻的变化以及自身的温升状况。其试验结果如表2所示

表2 温升状态

循环次数 温度

螺栓式 楔型H型 电阻

螺栓式 楔型H型

10 123 87 103 42.0 18.819.6

29 135 91 102 43.3 16.318.9

50 134 95 107 50.3 16.1 19.1

3.实验数据及对比分析

3.1 导电能力

实验表明，螺栓式并沟线夹低于H型并沟线夹以及楔型并沟线夹，并且螺栓式并沟线

夹的实际电阻高于参考电阻。从螺栓式并沟线夹的结构来讲，螺栓式并沟线夹的接触面远远比H型线夹和楔型线夹的有效接触面要小。实验数据没有错误。H型线夹与楔型线夹相比，H型线夹的导电能力强于楔型线夹的导电能力，但是H型的有效解除面也比楔型线夹大，所以H型线夹的电阻高于楔型线夹的电阻。

3.2 表面温度

螺栓式并沟线经过多次热循环后，自身的温度早已经超过了导线对应的温度，结果表明

螺栓式并沟线夹材料质量不可靠，可能发生烧毁金具的事故，降低了供电可靠性。由数据表明，一旦螺栓式并沟线夹劣化的过程进入到该阶段，那么螺栓式线夹自身的温差变化明显加快。而楔型并沟线夹与H型并沟线夹相比，楔型并沟线夹比H型并沟线夹的温度低，表明楔型并沟线夹的散热面积较大，同时对辐射散热和流散热也比较强烈。

3.3 电阻变化

试验中3类不同的并沟线夹的电阻变大都跟有效接触面有关，并沟线夹的有效接触面较

小，其自身的电阻越大。而造成有效接触面减少的原因是接触面表层急剧氧化以及线夹对导线握力的减小。

经过多次热循环试验，由表3可以得知螺丝式并沟线夹的温度升到一定程度后，螺栓式并沟线夹就会出现松动现象。表明螺栓式并沟线夹中的弹簧对两端的压力达不到该有的标准，并且螺栓式线夹的接触面颜色也发生了变化。从实验结果表明，螺栓式并沟线夹的电阻如果没有收到外力的干扰，就会有规律的增长，并且这种趋势不会被轻易改变。

H型并沟线夹与螺栓式并沟线夹相比，H型并沟线夹电阻变动趋势显然小的多，表明H型线夹作用于道理的压力非常稳定，查找相关标准对H型并沟线夹的电阻进行分析，就会发现H型并沟线夹的变化率一般是―0.11，电阻斜率一般是0.23，非常符合我国对H型的技术要求。

楔型并沟线夹的电阻变化呈现稳定状态，变化周期小。

4.结论及说明

（1）通过对3种不同的并沟线夹进行比较可以得出结论，楔型与H型性能远远高于螺栓式并沟线夹，基本上可以满足可靠性供电的要求。

（2）要想是配电线路安全运行，则需要定期对正在运行当中的螺栓式并沟线夹进行检查，以防止螺栓式的电阻不断增加

（3）增大导线和线夹的接触面积，可以减少导线来自线夹的压力。并能对导线的不正常变动提供一定的补偿，使得接头的可靠性大大提高。

（4）外部自然环境的变化也能引起并沟线夹的变化。

参考文献：

[1] 李瑞.杨卫民.电力线路并沟线夹可靠性研究[J].浙江电力.2005(3):29-32