新型接地線新型焊接技術(shù)研究

曾艷麗

摘要：輸電線路檢修時線路工人在作業(yè)過程中的安全早已引起電力部門的重視。只有在停電線路上掛好接地線后才認為該線路無來電可能而可以安全作業(yè)的觀念亦早已在線路工人中建立，然而在停電的輸電線路上實際作業(yè)中如果不正確使用現(xiàn)場個人安全接地線仍然會導(dǎo)致嚴重的觸電。最近我們進行現(xiàn)場驗證試驗的結(jié)果，指出接地線的布局直接影響工作人員所受的接觸電壓。現(xiàn)將我們研究出接地線的焊接技術(shù)來解決接地線斷的情況，以從中吸取經(jīng)驗，正確指導(dǎo)現(xiàn)場工作人員貫徹安全保護揩施。

關(guān)鍵詞：接地線;安全;輸電線路;焊接;施工

1、成果創(chuàng)新背景

變電站和輸電線路接地線主要存在以下問題：

1）以往接地線多采用普通碳素鋼，隨線路運行時間增長、環(huán)境污染加重，易發(fā)生銹蝕甚至斷開。

2）為滿足接地線防腐需求，接地線品種已日趨多樣化，如不銹鋼包鋼、石墨包覆多股絞線、敷碳層鋼筋等。傳統(tǒng)焊接方法受人工技術(shù)水平限制，接頭質(zhì)量難以保證，且新型接地網(wǎng)材料焊接難度大。

3）輸電線路接地網(wǎng)焊接場所大都在野外，采用手工電弧焊需焊機、發(fā)電機等，施工不便。

針對新型耐腐蝕接地網(wǎng)材料，亟需更高效、便捷的連接方法。

2、技術(shù)方案及創(chuàng)新點

放熱焊具有高效、設(shè)備簡單、施工方便，接頭耐腐蝕，適用多種材料焊接等優(yōu)點，從而確定放熱焊作為新型接地線焊接方法。

放熱焊通過氧化銅與鋁的化學反應(yīng)產(chǎn)生液態(tài)高溫銅液和氧化鋁殘渣，利用反應(yīng)所產(chǎn)生的熱量實現(xiàn)高性能熔接。

創(chuàng)新點一是研制了具有自主產(chǎn)權(quán)的新型焊粉，其性能與進口焊粉相當，成本僅為進口焊粉60%。自主開發(fā)的焊粉已申請發(fā)明專利，并得到受理。創(chuàng)新點二是創(chuàng)新優(yōu)化了適合新型接地線焊接的工藝措施及檢驗標準。

3、成果實施步驟及主要技術(shù)措施

首先，對不同連接方法特點進行比較，確定放熱焊作為新型接地線連接方法。其次，針對新型接地材料采用現(xiàn)有國內(nèi)、進口焊粉進行對比試驗研究。最終，經(jīng)多次焊粉配方調(diào)整，研制出新型焊粉，并制定相應(yīng)焊接工藝和檢驗標準。

3.1連接方法選擇

經(jīng)調(diào)研和對比，嘗試多種焊接方法，如釬焊、放熱焊等，不同連接方式特點對比見表1?？梢?，放熱焊特點適合接地線焊接，故將其選為新型接地線材料的焊接方法。

3.2市售焊粉焊接質(zhì)量對比

對市售國產(chǎn)、進口焊粉進行焊接質(zhì)量對比研究，試制接頭見圖2。

圖2a為國產(chǎn)焊粉焊接接頭。國產(chǎn)焊粉雖價格低（100元/公斤），但接頭內(nèi)部存在大量氣孔、夾雜及熱裂紋等缺陷，接頭性能差。

圖2b為進口焊粉焊接接頭。接頭致密無缺陷，接頭性能好，但價格約為國產(chǎn)焊粉兩倍（進口焊粉200元/公斤），經(jīng)濟性差。

3.3新型焊粉研制

為克服國內(nèi)焊粉焊接質(zhì)量差，而進口焊粉價格昂貴等問題，結(jié)合目前兩種焊粉主要成分，進行成分優(yōu)化，添加氧化亞銅、銅磷合金、硼砂等，開展新型焊粉研制工作。

對自制、進口、國產(chǎn)焊粉 “一”字型接頭進行外觀、熔點、電阻等對比試驗研究。

自制焊粉，接頭為古銅色;表面平滑;冒口處表面有少量針孔狀氣孔，深度較淺;截面無明顯氣孔、夾渣缺欠;整體外觀質(zhì)量與進口焊粉接頭相當。國產(chǎn)焊粉，接頭表面熔渣較多，氧化鋁殘渣聚集在冒口處，不易去除;截面含有大量氣孔，在冒口處大氣孔聚集。

自制焊粉熔體熔點為1092.3℃，與進口焊粉熔體熔點1091.7℃非常接近，略低于國內(nèi)焊粉熔體熔點（1097.8℃）。表明，自制焊粉熔體純凈度高，而實際接頭熔點高于熔體熔點，可滿足接地裝置接頭導(dǎo)電性良好、高熔點的要求。

端距為25cm接頭進行電阻測量，自制、進口、國產(chǎn)焊粉接頭電阻分別為9.0042 mΩ、6.6974 mΩ、12.3906 mΩ。表明，自制焊粉滿足接地裝置導(dǎo)電性能良好要求。

綜合來看，焊粉質(zhì)量顯著影響接頭質(zhì)量;自制焊粉接頭質(zhì)量優(yōu)良，并且性價比高（成本僅為進口焊粉的60%），綜合性能指標達到進口焊粉水平。

3.4制定新型接地線焊接的工藝措施及檢驗標準

針對自制焊粉，創(chuàng)新優(yōu)化了適合新型接地線焊接的工藝措施及檢驗標準。

4、成果實施效果

創(chuàng)新成果在變電站（1個）和輸電線路（4條）接地網(wǎng)焊接中成功應(yīng)用，創(chuàng)新成果主要優(yōu)勢有：

（1）接頭壽命長。手工電弧焊接頭壽命為7～12年，而放熱焊接頭可達到30年以上。

（2）經(jīng)濟效益顯著。以一座220kV變電站為例，接地網(wǎng)約2500個接頭，采用手工電弧焊成本約35～40萬人民幣，而放熱焊僅需約25萬，成本降低30%左右。

（3）社會經(jīng)濟效益大。因接地線斷開而引起跳閘的損失是不可估量的，所以保證接地線安全，社會經(jīng)濟效益大。

（4）前景廣闊。隨著特高壓的發(fā)展，新型耐腐蝕接地線將廣泛應(yīng)用，其特點是接地線直徑大、連接點多，成果應(yīng)用前景非常廣闊。

（作者單位：國網(wǎng)河南淅川縣供電公司）