高过流型线路原位修复装置

完成单位：广东电网有限责任公司潮州供电局

主要完成人：邱灿树、舒  坚、张  瀚、豆  朋、成祥茂、余克光、段永煌、李  铮、章楠凯、刘植辉

一、研发背景

1.技术应用背景

潮州潮安供电局目前低压线路总长度约为9000km，其中低压铜线约为7000km，低压铝线约为2000km，其低压铝线主要分布于D类供电区域，现有的B、C类供电区域已基本覆盖为低压铜线供电。现存在铜铝接头故障多发的公用配变台区259台，占公用台区总数4812台的5%。其中163个台区存在主干线铜铝导线混接情况，合计接续接头1356个；259个台区合计铜铝T接头4262个。潮安局2020年投产项目中，新建及改造低压铜线长度约为778km，低压铝线长度约为259km。近几年投运的低压铝线使用情况存在问题：

（1）现历史存量低压铜铝接头大部分未采用铜铝过渡工艺，较少采用铜铝压接管，接续工艺落后及施工不规范，造成运行电流较大的接头，在温度急剧变化时（运行温度高骤雨后）接头发热甚至熔断情况。现表箱内用户低压开关接点为铜材料，表箱引落线无法采用铝线。

（2）铝线电阻大，电压降低严重，我局低电压台区原因主要为线径过小，若以铝线改造，难以达到有效提升电压的效果。

（3）铝线热膨胀大，易松驰，强度低。铝质本身抗力能力弱，发热变软就更弱，变软导线会松驰，导线松驰需收得更紧，收更紧更容易断线，存在安全隐患。

（4）铜铝连接方式局限性，限制台区负荷割接灵活性。铜铝连接管所要连接的铜线和铝线的线径各种各样，通常一端大一端小，采购、使用时难以准确对应所要连接的线径。铜铝线夹，是通过锁螺丝压紧导线的方式，压紧的方式在运行中容量接触不良致发热、断线。不管哪种方式的连接，铜铝连接件都不能承受拉力。低压铝线氧化速度比铜线快，导线老化速度较快，导致载流能力下降、首末端压降增大，容易导致低压故障、用户低电压，并增加低压线损。

（5）铝线截流量小，与铜线对比承重没有明显优势。相同截面的铜线和铝线，要控制相同的电压降，铝的电流只能是铜的62%。在运行电流不变的情况下，采用的铝线线径须是铜线的1.6倍。铝线要达到铜线的供电能力，线径要提高一倍，反而导线更粗，沿居民墙体架设时更另居民反感，现场施工及协调难度增大。

目前线路连接处故障频发，手绑式，压接式的连接方法已经无法保证供电的稳定性和质量。连接处发生故障会中断电力供应,给用电客户造成巨大的经济损失，甚至引发更大的安全事故。针对此问题本项目拟研发一种线路原位修复连接装置，用于低压线路中绝缘导线、电力电缆非承受力位置上接续使用，能达到持续稳定有效连接，可靠供电的效果。

2.待解决的问题

（1）传统连接方式易松脱的问题

传统的连接方式多为手绑式和端子压接式，连接效果受施工现场设备和人为操作影响，效果因人而异，无法保证连接的可靠性。作业人员技术水平不一，连接处压紧程度、负荷、温度、日久氧化造成接触不良，产生松脱发热等后果。传统的连接方式操作困难，耗费工时长，增加工作人员的工作量。

（2）连接处过流能力不足发热的问题

传统的压接方式往往只是压接部分作为接触面，接触面积小于导体标称截面，过流能力达不到要求。在热胀冷缩松动后容易因过流产生发热的现象，甚至发生连接处烧毁的故障，引发停电及更严重的事故，造成的巨大的经济损失。

（3）连接处材料不同发生电化学腐蚀问题

因为连接处的手扎线或端子材料与线缆本身材料不同，两种不同的材料存在电位差，电化学腐蚀及接触氧化。这种情况容易引起发热，甚至连接处断裂的问题，可能导致漏电触电的危险事故发生，对居民人身安全构成威胁。

3.立项的意义

供电系统的稳定涉及到千家万户的利益，立此项目主要是为了解决低压线路中绝缘导线、电力电缆非承受力位置上接续问题，能达到持续稳定有效连接，解决发热及电化学腐蚀问题，为输配电线路提供可靠的连接装置。连接处的故障占线路故障的绝大部分，有效解决连接处故障能实现减少居民经济损失、降低作业人员工作量和线路维护成本、提升电网公司的客户满意度的目标。杜绝安全隐患，为输配电安全做保障，提高输配电线路稳定性起着十分重要的作用。线路原位修复连接装置的研发具有十分重要的意义。

4.市场潜力

近年来，我国电力需求增长迅速，故障发生的频率也增高，据调查显示连接处故障占故障总数的绝大部分，对于线路连接处的故障处理具有十分重要的市场意义。电力系统网络正在迅速发展，线路的连接处日渐增多，对于有效稳定的连接装置需求增大，侧面反映出线路原位修复连接装置的市场需求量也在增大。线路原位修复连接装置适用于低压线路中绝缘导线、电力电缆非承受力位置上的接续，实施前景极大，能带来可观的经济效益，应用前景十分可观。

二、发明团队介绍

1.项目负责人介绍

邱灿树，中共党员，大学本科，高级工程师、高级技师、科技咨询师、南方电网公司科技领军专业技术人才、助理三级技术专家、广东电网公司劳动模范、中国电机学会“电力之光”科学传播专家、中国创新创业大赛专家评委、南方电网公司技术能手工作室负责人。在岗期间累计主持开展科技创新项目40余项、取得专利90项、软件著作权3项、实质公开发明专利46项、申请中专利40余项，发表专业技术论文40余篇，奠定了扎实的专业功底，积累了丰富的实践经验。现为网公司科技项目《复杂环境下配电网态势感知及可靠性提升技术研究》项目成员、网公司科技项目《高压电缆各层动态热参数动态特性对电缆载流量、应急负荷影响研究》、《高压电缆各层动态热参数检测设备开发及应用》项目成员、科技项目《基于巡检机器人红外成像测温智能诊断系统的技术研究》项目成员、科技项目《基于智能型调容调压高过负荷变压器的研究》项目负责人、科技项目《基于5G以及人工智能的内涝区域漏电检测机器人》项目负责人。

2.项目单位介绍

广东电网有限责任公司潮州供电局在做好安全生产和经营服务的基础上，大力开展科技创新工作，随着人才发展“四大工程”的全面铺开，企业形成了以技术专家、专业负责人牵头，技术骨干、专业职能管理人员为基础的科技研发人才队伍。截至目前已完成具有自主知识产权的产品研发和产业化项目47个，申请专利共计213项，取得授权的国家发明专利4项、实用新型专利118项。项目成果先后荣获中电联全国带电作业优秀成果奖2项;南网科技进步专利三等奖1项、创新工作室成果铜奖1项、广东电网科技进步三等奖3项、职工技术创新奖8项；先进集体3次、先进个人8人；潮汕星河科技奖1项；广东青年创新创业大赛暨第二届粤港澳大湾区青年创新创业大赛优秀奖以上；获得中央企业熠星创新创意大赛决赛、中国电力创新奖决赛等资格；以及由研发成果转化的精益、QC、论文等奖励无数。

3.团队主要技术成员介绍

潮州供电局全面实施人才发展“四大工程”，形成了以技术专家、专业负责人牵头，技术骨干、专业职能管理人员为基础的科技研发人才队伍。潮州供电局现有技术专家34名、技能专家43名、副高级职称人员120名，并建成潮州市市直唯一一家工程技术研究中心“潮州市供电智能控制工程技术研究中心”以及网省市级创新工作室8个，形成“产学研用”创新工作体系，为研发项目的实施提供有力的平台基础和人才支持。拥有丰富的技术创新经验，累计实施科技职创项目超200项，参与科技项目（课题）活动人员累计达到278人，参与《基于卫星遥感的500kV线路杆塔及走廊广域监测技术研究》、《油纸绝缘套管运行状态一体化监测及预警关键技术研究》、《新型高节能干式变压器研发和应用》等研究课题，目前在实施网级重点科技项目《复杂环境下配电网态势感知及可靠性提升技术研究》。近几年还加大了和研究院校的合作与交流，培养了一批技术骨干，是实施本项目的中坚力量。

三、成果(专利)简介

1.核心创新点

本高过流型线路原位修复装置主要是为了解决低压线路中绝缘导线、电力电缆承受力位置上接续问题，能达到持续稳定有效连接，解决发热及电化学腐蚀问题，为输配电线路提供可靠的连接装置。连接处的故障占线路故障的绝大部分，有效解决连接处故障能实现减少居民经济损失、降低作业人员工作量和线路维护成本、提升电网公司的客户满意度的目标。杜绝安全隐患，为输配电安全做保障，提高输配电线路稳定性起着十分重要的作用。线路原位修复连接装置的研发具有十分重要的意义。针对分析现有连接方式的工作原理和不足之处，针对性设计并解决难点。设计出一种便于安装，能长时间在线路上稳定工作，锁紧牢固的连接装置。

关键点：1、高过流型线路原位修复装置满足10mm2～240mm2导线使用；2、高过流型线路原位修复装置安装完成后防护等级达到IP67；耐压等级可到3.5kV全面提升线路接续点性能。3、注胶胶水的注入方式选择及胶水凝固时间也是本项目的关键点。

创新点：提出线路原位修复方式去解决线路的接续问题，一体式注胶的防护罩增加了线路连接点的安全性能和防护性能。增加了电力供应的可靠性和稳定性，提升用户满意度。

主要功能及特点：

1、该装置内部连接器采用楔形模块四面环抱导线，在螺纹的挤压下对导线形成较大的抱紧力，从而使装置具有较强的高过流能力。

2、在装置；连接器的外侧配套设计防护外壳，防护外壳对内部的加强型过流装置进行全方面的防护，达到较高的防触电效果（3.5kV）；防护外壳防护等级可以达到IP 64 ；外壳顶部预留注胶口，根据使用条件的防水需求，可以灌注液态防水胶，防水胶可以对加强型过流装置进行全面密封，防护等级可以达到IP67。杜绝水和空气进入导体内部，对导体进行氧化腐蚀。进而保证了过流能力和较长的使用寿命。

2.主要做法

本高过流型线路原位修复装置主要是为了解决低压线路中绝缘导线、电力电缆承受力位置上接续问题，能达到持续稳定有效连接，解决发热及电化学腐蚀问题，为输配电线路提供可靠的连接装置。连接处的故障占线路故障的绝大部分，有效解决连接处故障能实现减少居民经济损失、降低作业人员工作量和线路维护成本、提升电网公司的客户满意度的目标。杜绝安全隐患，为输配电安全做保障，提高输配电线路稳定性起着十分重要的作用。线路原位修复连接装置的研发具有十分重要的意义。

针对分析现有连接方式的工作原理和不足之处，针对性设计并解决难点。设计出一种便于安装，能长时间在线路上稳定工作，锁紧牢固的连接装置。

具体从以下几个方面进行研究：

（1）整体结构设计：采用整体式结构设计，方便携带安装，主体采用套筒式设计方便夹紧导体，利用螺旋机构旋紧，施工方便，不需要使用笨重的工具，减少因施工造成的安全事故发生。缩短工作时间，减轻工作强度。

（2）压紧机构设计：在装置内部设置带锥度的压紧块，在套筒旋紧的过程中，压块随着旋转和锥度的共同作用下向导体迫紧。而且压紧块能一定程度防止因热胀冷缩导致的应力，防止在长期使用过程中出现松脱或者接触不良的现象。

（3）绝缘外壳设计：在装置外部安装绝缘防水外壳，再往内填充绝缘胶水，一方面能阻止水汽进入，另一方面使装置连接更加稳定。使整个连接部位绝缘，防止触电的危险事故发生。另外填充物能有效阻止水汽进入使装置进行电化学腐蚀反应，阻止了电化学反应条件的形成，避免发热情况的发生。

试验检验情况：2020年经中国赛宝实验室（工业和信息化部电子第五研究所）进行检测，检测依据：GB/T2317.3-2008《电力金具试验方法 第3部分 热循环试验》、GB/T4208-2017《外壳防护等级（IP代码）》，技术性能满足要求，满足挂网运行要求。

技术鉴定情况：广东省机械行业协会于2021年12月在广州市组织并主持了由广东电网有限责任公司潮州供电局研制的“高过流型线路原位修复装置”技术鉴定会。该项目绝缘防护技术等方面达到国内领先水平。该产品经用户广泛应用，满足现场需求，反映良好。同意通过技术鉴定，可以挂网试运行。

四、成果（专利）转化情况介绍

发明专利1：一种线路修复装置CN202010468379.4，进入实质审查阶段。专利权人：广东电网有限责任公司、广东电网有限责任公司潮州供电局。发明人：邱灿树、梁小强、舒坚、刘植辉、丁瑞蓉、黄奕龙、章楠凯、李锐、林新宇、许树平。

发明专利2：一种电缆端头密封防护结构CN20211072944.5，进入实质审查阶段。专利权人：广东电网有限责任公司、广东电网有限责任公司潮州供电局。发明人：树、杨凯、梁小强、丁瑞蓉、林哲环、李铮、林剑扬、黄奕龙。

发明专利3：一种耐低温胶水及其制备方法和应用CN202210819680.4，进入实质审查阶段。专利权人：广东电网有限责任公司、广东电网有限责任公司潮州供电局。发明人：邱灿树、杨凯、梁小强、孙树旭、张晓曼、陈育钿、刘植辉。

已于2021年11月15日签订了科技成果转化许可实施合同，目前已在潮州潮安供电局范围内运行应用。

本项目入围第三届中央企业熠星创新创意大赛现场复赛，先后荣获广东省电力协会优秀QC成果、广东省科技创新与质量管理小组发表二等奖、中国水利水电质量协会QC成果三等奖、2021年全国QC小组成果发表交流活动专业级成果、2021年电力行业电气自动化技术优秀成果三星级。

五、经济效益与社会效益介绍

该装置已在潮州供电局、意溪供电公司、金枫电力公司应用超60套，应用时间达2年，应用效果良好，已节约人工、停电成本约65万元，对比未应用前，解决目前低压架空线路连接处存在的过流、腐蚀及发热等问题，提升供电可靠性，提高用户满意度。同时能提高作业效率，降低劳动强度；并具有结构简单，使用方便，性能可靠等优点，提高电网供电可靠性，保障整个社会的可靠供电。目前已在潮州供电局的多个工程中投入运行，并带来良好的效益。相信在未来的发展过程中一定还会产生更多的经济效益和社会效益。

1.经济效益分析：

可适用于低压架空绝缘线路的导线直线连接或导线与用户端入户线连接，具有较强的过流能力，防水防触电效果好，同时可以提高线路连接的施工效率的整体作业效果。能够解决目前架空线路接头处存在的外物触电及相间短路问题，提升供电可靠性，提高用户满意度。

潮州潮安局辖区内共有9734个公用台区，低压线路终端头约为100000个，

导线全生命周期30年，每两年维护一次，共需维护14次（前两年和最后两年不用维护）。

方式一：金属线捆扎+绝缘胶布缠绕

一个工人一天工资为230元，每个工人每天可以维护100个中间出线接头；每卷绝缘胶带的价格为5元、每卷绝缘胶带可以缠绕4个导线接头。

项目总费用=安装材料费+人工费+维护材料费=[(100000/4）*5+（100000/100）*230+(100000/4）*5]*[（30/2）-2]=624万元

方式二：高过流型线路原位修复装置安装

安装一个高过流型线路原位修复装置需要5分钟，每个装置的前期（前5年）售价预期为105元，后期（25年后）售价预期为82元，平均价格约93.5元，该产品安装之后后期免维护。

则项目费用总计：新方法项目总费用=安装材料费+人工费+维护材料费=3500000+47916.67=355万元

成果推广至潮州潮安局辖区，预计将节约经济成本269万元。

2.社会效益分析：

（1）有效解决了低压线路连接点处安全隐患问题，提高了线路运行质量。

（2）有利于我国线路产品结构调整和优化升级，将促进传统方式的升级换代，为调整和振兴我国新型电力产品做出贡献。

（3）有利于提高居民用电满意度和维护社会稳定。

供电系统的稳定涉及到千家万户的利益，建议立此项目主要是为了解决低压线路中绝缘导线、电力电缆承受力位置上接续问题，能达到持续稳定有效连接，解决发热及电化学腐蚀问题，为输配电线路提供可靠的连接装置。

因导线连接处的故障占线路故障的绝大部分，该装置预计投入使用后可有效解决连接处故障，能实现减少居民经济损失、降低作业人员工作量和线路维护成本、提升电网公司的客户满意度的目标。杜绝安全隐患，为输配电安全做保障，提高输配电线路稳定性起着十分重要的作用，切实为群众办实事。