±800 kV直流閥廳伸縮金具用軟導(dǎo)線的試驗(yàn)研究

趙宇田

（中國電建集團(tuán)四平線路器材有限公司，吉林 四平 136001）

引言

±800 kV直流閥廳內(nèi)設(shè)備主要采用管母線連接，設(shè)備端子與管母線連接的金具不僅要求有足夠的機(jī)械強(qiáng)度，同時(shí)要保證設(shè)備端子之間由于熱脹、地震等因素引起的位移，所以在金具中要采用軟導(dǎo)線過渡[1]。

閥廳金具要求對金具整體的溫升進(jìn)行控制，控制溫度與常規(guī)金具的要求不同，要求金具的整體溫升不大于40℃，而軟導(dǎo)線在作為常規(guī)材料供應(yīng)時(shí)，并沒有給出閥廳金具設(shè)計(jì)所需的技術(shù)參數(shù)及材料特性。為了給設(shè)計(jì)提供堅(jiān)實(shí)的依據(jù)，進(jìn)行了導(dǎo)線電流與溫升的規(guī)律研究性試驗(yàn)。我們主要進(jìn)行了四種導(dǎo)線不同溫度下電阻、電流情況的試驗(yàn)：JLR-800小節(jié)距導(dǎo)線、JLR-1000導(dǎo)線、JLR-1120導(dǎo)線和JLR-1300導(dǎo)線[2]。

1 軟導(dǎo)線試驗(yàn)的試驗(yàn)?zāi)康?/h2>

本次試驗(yàn)的主要目的是通過試驗(yàn)的方法，找出不同導(dǎo)線的溫升與電流的關(guān)系，確定選定的幾種導(dǎo)線在用于閥廳金具設(shè)計(jì)時(shí)所能承受的最大電流值，以便在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)根據(jù)每個金具的具體要求，選用合適的導(dǎo)線及確定合理的結(jié)構(gòu)。

同時(shí)，總結(jié)出一套導(dǎo)線截面、電流和溫升之間的初步規(guī)律，作為一個設(shè)計(jì)參考。

2 軟導(dǎo)線試驗(yàn)的具體要求

試驗(yàn)按組進(jìn)行,每種型號的導(dǎo)線為一組，通過試驗(yàn)測量出導(dǎo)線在不同電流強(qiáng)度時(shí)導(dǎo)線的溫升、導(dǎo)線的實(shí)際電阻率。

試驗(yàn)時(shí)要求導(dǎo)線溫升大于20℃或?qū)Ь€溫度大于50℃時(shí)，開始測量導(dǎo)線電流值。測量時(shí)，導(dǎo)線電流每升高100 A或溫升升高5℃，測量一次導(dǎo)線溫度、室溫。測量前應(yīng)保持測試導(dǎo)線的電流穩(wěn)定30 min，并且導(dǎo)線應(yīng)保持溫度恒定,直至導(dǎo)線溫度升至90℃以上，試驗(yàn)結(jié)束。

試驗(yàn)導(dǎo)線長度要求不小于6 m。試驗(yàn)時(shí)，室溫應(yīng)盡量控制在30℃以內(nèi)。

3 軟導(dǎo)線試驗(yàn)的試驗(yàn)方法

試驗(yàn)時(shí)導(dǎo)線按圖1的要求安裝在試驗(yàn)設(shè)備的端子上，在導(dǎo)線的不同部位安裝溫度測量裝置，按試驗(yàn)要求進(jìn)行試驗(yàn)，記錄試驗(yàn)數(shù)據(jù)。

圖1 軟導(dǎo)線試驗(yàn)整體布置圖

4 軟導(dǎo)線試驗(yàn)的試驗(yàn)布置及結(jié)果

試驗(yàn)的實(shí)際布置方式如下頁圖2所示。

圖2 軟導(dǎo)線試驗(yàn)整體布置結(jié)構(gòu)照片

5 軟導(dǎo)線電流強(qiáng)度與導(dǎo)線溫度的試驗(yàn)結(jié)果分析

選取導(dǎo)線中間點(diǎn)作為導(dǎo)線的試驗(yàn)溫度，導(dǎo)線的電阻與溫度測量試驗(yàn)結(jié)果如下頁表1、表2所示。

表1 環(huán)境溫度30℃時(shí)導(dǎo)線的電流與溫度測量結(jié)果

表2 導(dǎo)線溫度與電流密度的試驗(yàn)結(jié)果比較表

在金具設(shè)計(jì)時(shí)，閥廳金具要求有1.1倍的安全裕度，并且金具一般是由多股導(dǎo)線組成，并且實(shí)際運(yùn)行中多股導(dǎo)線的電流并不平均，按相關(guān)經(jīng)驗(yàn)我們在設(shè)計(jì)時(shí)每根導(dǎo)線的平均電流產(chǎn)生的溫升應(yīng)控制在30℃左右較為合適，如下頁圖3、圖4所示。

圖3 環(huán)境溫度30℃時(shí)導(dǎo)線電流與溫度導(dǎo)線關(guān)系的曲線圖

圖4 環(huán)境溫度30℃導(dǎo)線溫度與電流密度的關(guān)系的曲線圖

一般由以上數(shù)據(jù)可得出導(dǎo)線在溫升30℃時(shí)，JLR-800、JLR-1000、JLR-1120、JLR-1300導(dǎo)線的電流強(qiáng)度分別是850 A、950 A、1 050 A、1 200 A，電流密度分別為1.06 A/mm2、0.95 A/mm2、0.94 A/mm2、0.93 A/mm2。在溫升30℃時(shí)導(dǎo)線截面與電流密度的關(guān)系曲線如圖5所示。

圖5 導(dǎo)線截面積與電流密度的關(guān)系的曲線圖（環(huán)境溫度30℃）

導(dǎo)線的溫升主要是由導(dǎo)線發(fā)熱量和導(dǎo)線散熱量決定的，當(dāng)導(dǎo)線發(fā)熱量和導(dǎo)線散熱量達(dá)到平衡時(shí)，導(dǎo)線的溫升也同時(shí)保持穩(wěn)定。

同樣長度導(dǎo)線的表面積S表為：

式中：r為導(dǎo)線的半徑；L為導(dǎo)線長度。

同樣長度導(dǎo)線的截面積S截=πr2。

以上為導(dǎo)線表面積和截面積的估算公式，可以得出導(dǎo)線截面積的增加要快于導(dǎo)線表面積的增長，也就是在導(dǎo)線單位截面積功率不變時(shí)，導(dǎo)線發(fā)熱量的增長快于導(dǎo)線散熱量的增長，這與實(shí)驗(yàn)中不同截面導(dǎo)線在相同溫升下電流密度不同是吻合的。

6 閥廳伸縮金具用軟導(dǎo)線電流強(qiáng)度的推薦值

通過試驗(yàn)得出了在閥廳金具設(shè)計(jì)中載流導(dǎo)線電流平均值的推薦值，具體數(shù)值如表3所示。

表3 載流導(dǎo)線電流推薦值

7 結(jié)語

伸縮導(dǎo)線的選擇是閥廳伸縮金具設(shè)計(jì)的關(guān)鍵，本次試驗(yàn)是針對閥廳伸縮金具常用的伸縮導(dǎo)進(jìn)行的專項(xiàng)測試，為閥廳內(nèi)伸縮金具的設(shè)計(jì)及相關(guān)導(dǎo)體的選擇提供了試驗(yàn)依據(jù)。