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[摘 要]随着电网实现全地区覆盖的要求越来越高，超长距离的输变电线路工程变得越来越多。输变电线路设备中较常用的铜铝设备线夹目前正经历更换的考验。各地因銅铝设备线夹的老化损坏导致的电力安全事故时有发生。采用新工艺来优化，或采用新产品替代铜铝设备线夹成为缓解和杜绝此类事故的有力方法。本文通过分析不同线夹产品的原理特性，希望能替代铜铝设备线夹，改善现有电力设备线夹的使用现状。
[关键词]铜铝设备线夹 可靠性 替代产品
中图分类号：TP31 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）31-0281-01
近年来，国家进一步深化电网建设，推进县城电网改造，因工程需求致使电力设备线夹的产销量呈快速上升趋势。但是通过各地电力安全事件的调查发现，基于传统工艺制作而成的电力设备线夹已经跟不上需要，其在产品工艺、使用性能上有很大的局限性。供电企业和相关研究人员正积极寻求改变现状，创新电力新型设备线夹生产工艺，力求选择更合适的产品来替代现有的铜铝设备线夹。
1.铜铝设备线夹的使用现状
1.1 制作原理及不足之处
传统电力设备线夹中，使用最广泛的就是铜铝设备线夹。它的制作原理是这样的：在一块铝制板材上夹好所需要使用的电线，通过多种焊接工艺，包括闪光焊接、摩擦焊接、钎焊机焊接或铜铝过渡复合，将一块铜板焊接在铝板上。焊接后，要做到电气设备的铜金属螺杆和线夹的铜板部分紧贴，而铝板则与设备的铝质引线连接。
通过这样的焊接工艺，虽然能在理论上解决了铜铝直接相连接可能出现电化学腐蚀的难题。但是方法仍欠缺科学依据。铜和铝这两种金属的焊接性能较差。两种材料物理化学性能不同，铜和铝接触容易发生氧化。加之铝的熔点远低于铜，进行焊接实现永久黏合的效果不佳。具有明显的不足之处：
1.1.1目前市面上，各种型号的铜铝设备线夹层出不穷。针对不同横截面的导线都会出现一种新信号线夹去匹配。
1.1.2制作焊接的工艺流程复杂，花费成本不低。
1.1.3在铜铝线夹清理氧化膜时，没有规范精细操作，导致金属接触面粗糙不均匀。一旦用螺栓紧固铝导线，就会出现接触不良，极易松动。这样的结构一旦有电流通过，长期负荷下，必然引发铜铝过热熔化。
1.2 设备安装使用中出现的问题
1.2.1线夹在施工人员安装和工作时，既要承受导线拉力，也要承受剪切力。闪光焊或摩擦焊接的接口，多数都会出现焊接连接面积小，与钎焊机焊接相比就可以看做是一条线的焊接。其接口界面电阻系数过大，温度升值快，加之铜、铝的热膨胀系数不同，所有的条件影响下会恶化接口的受力条件。此外，接口处容易受工作力矩作用而造成应力集中，从而造成线夹的疲劳断裂。由于铜金属的机械强度高于铝材质，因此发生断裂的位置一般都出现在一般表现为设备线夹的铝质材料侧。
1.2.2长期通电（发热）导致产品断裂。一旦长期电流过载，金属材质也会出现疲劳。线夹长期处于高温过程，相当于工艺中的退火过程。由于铝和铜的膨胀系数不一样，在高温作用下极易发生内部受力不均，导致产品断裂，直接报废.
1.2.3户外使用时，夏天高温突然下雨、以及秋冬季节昼夜气温变化大，暴热爆冷极易造成铜铝焊接部份应力循环，导致产品断裂，直接报废.
1.2.4其他环境条件对铜铝设备线夹的影响也不容忽视，如盐雾酸性气体侵蚀及恶劣气候均会造成线夹表面老化，铜铝的氧化程度不一致，造成产品断裂。
2.新型电力设备线夹的研究
2.1 C型线夹
这种线夹本身采用特殊的铝铬金材质，外表没有氧化膜存在，涂有抗氧化、抗腐蚀、防水性、导电性俱佳的电力复合油脂。这样保证了能将不用的材质导线想接触。采用不锈钢材质的螺栓紧固，具有相当可靠的强度，防腐性能也极为突出。在安装和拆卸C型线夹时，我们的操作就显得异常简单，只需要使用通用扳手就能轻松搞定。具有更为经济、快捷、轻巧的特点。
C型线夹的优势还体现在：①C型线夹具有长期保持导线与线夹间恒定的接触压力的弹性，能够提供恒定而足够大的接触压力，这样出现的接触面保证了最大化，从而产生非常低的接触电阻，不同材质之间过渡能力强，导线损耗小。②独特的结构，保持两侧之间的不同线径的导线能够对接压力实现均衡。③长期稳定良好的接触性能，避免了经常需要维护检修的次数，这样更加节约维护费用，增强经济效益的同时增加了导线连接的可靠性。④操作省力简单，得益于其具备良好的科学先进的施力块结构，使电力施工人员的劳动强度大大减轻，提高工作效率。⑤人为因素在安装时的影响降低，作用力与压力不同方向⑥在安装和拆卸中完全不损伤导线，能多次重复使用，与导线同寿命。
2.2 环扣型节能设备线夹
这种线夹的结构设计中，由极具弹性的元件和安装于元件中的铰接块构成。元件的两边是不同形状的组合。一边是内部设有螺纹的圆形管件，它设计时就与变压器、开关等电力设备的出头螺栓相吻合。此线夹具有的弹性，能够储存和释放大量的能量，这些能量是源自于导线和出头的热胀冷缩。
当电流负荷增大时，导线发热，热胀冷缩膨胀后，元件将慢慢张口。当导线冷却缩小变形后，元件有由自己的弹性控制变为原样。这样的现象称为呼吸作用，这样的结构原理保持了线夹的恒定接触压力。而安装于元件中的铰接块，受到一定的作用力时将会产生非常大的侧向压力，从而产生足够大的接触压力，导致设备线夹与导线和变压器出头螺栓之间的接触面增加，这时变压器出头螺栓就因力保持与内螺纹圆管吻合，大大增加了变压器出头与设备线夹的接触面。当配合环扣型节能设备线夹的热胀冷缩呼吸作用时，就能完美的实现设备线夹与输变电导线间长期恒定的接触压力。环扣型节能设备线夹特别适合铝绞线与电力设备变压器、开关等铜质出线螺杆的连接。可以很好的取代老式的抱杆式铜铝设备线夹。
2.3 搪锡设备线夹
也叫渗设备锡线夹，这种线夹的外形设计采用铜铝线夹形状，但不存在铜铝焊接部分，其构造为利用铜材直接压接成型后，清洗表面后，一端渗锡后（接导线侧）形成。
设备线夹本身需要解决的是铜和铝接触问题。化学金属活泼排序为：“钾、钙、钠、镁、铝、锌、铁、锡、铅、氢、铜，汞，银，铂，金”，锡排在铜和铝中间，支持铜和铝之间的中间过渡。铜板渗锡，由于又是化学工艺，技术制作没有问题，渗锡工艺在现在普通变压器中的导电杆使用很普遍，没有发生氧化问题。而在搪锡线夹使用中，渗锡一端可以直接和铝线夹接，解决了铜、铝接触问题。
根据其结构可知道，搪锡线夹不存在焊接面，不有加工内力，不怕温度剧变，不怕过热，这种线夹可以很好的取代铜铝设备线夹。三年前，一些电力企业已经在使用，运行良好，没有发生氧化问题。
3.结语
随着我国经济的不断发展，人们的日常工作生活离不开对供电可靠性与电能质量的迫切要求。近年来电力线路、设备接头故障导致的电力安全事件明显增多，占到电力事故的比例50%以上。因此，只有积极创新突破，采用高可靠性、接触性能良好的新型线夹，才能提高线路接头质量，才能保证电力的可靠供应。
参考文献
[1] 董吉谔.电力金具手册[M].2版.北京：中国电力出版社，2001.
[2] 李世森.10KV及以下架空配电线路设计技术规程（S）.北京：中国电力出版社，2005.
[3] 周振丰.焊接冶金学[M].北京：机械工业出版社，1995.
[关键词]铜铝设备线夹 可靠性 替代产品
中图分类号：TP31 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）31-0281-01
近年来，国家进一步深化电网建设，推进县城电网改造，因工程需求致使电力设备线夹的产销量呈快速上升趋势。但是通过各地电力安全事件的调查发现，基于传统工艺制作而成的电力设备线夹已经跟不上需要，其在产品工艺、使用性能上有很大的局限性。供电企业和相关研究人员正积极寻求改变现状，创新电力新型设备线夹生产工艺，力求选择更合适的产品来替代现有的铜铝设备线夹。
1.铜铝设备线夹的使用现状
1.1 制作原理及不足之处
传统电力设备线夹中，使用最广泛的就是铜铝设备线夹。它的制作原理是这样的：在一块铝制板材上夹好所需要使用的电线，通过多种焊接工艺，包括闪光焊接、摩擦焊接、钎焊机焊接或铜铝过渡复合，将一块铜板焊接在铝板上。焊接后，要做到电气设备的铜金属螺杆和线夹的铜板部分紧贴，而铝板则与设备的铝质引线连接。
通过这样的焊接工艺，虽然能在理论上解决了铜铝直接相连接可能出现电化学腐蚀的难题。但是方法仍欠缺科学依据。铜和铝这两种金属的焊接性能较差。两种材料物理化学性能不同，铜和铝接触容易发生氧化。加之铝的熔点远低于铜，进行焊接实现永久黏合的效果不佳。具有明显的不足之处：
1.1.1目前市面上，各种型号的铜铝设备线夹层出不穷。针对不同横截面的导线都会出现一种新信号线夹去匹配。
1.1.2制作焊接的工艺流程复杂，花费成本不低。
1.1.3在铜铝线夹清理氧化膜时，没有规范精细操作，导致金属接触面粗糙不均匀。一旦用螺栓紧固铝导线，就会出现接触不良，极易松动。这样的结构一旦有电流通过，长期负荷下，必然引发铜铝过热熔化。
1.2 设备安装使用中出现的问题
1.2.1线夹在施工人员安装和工作时，既要承受导线拉力，也要承受剪切力。闪光焊或摩擦焊接的接口，多数都会出现焊接连接面积小，与钎焊机焊接相比就可以看做是一条线的焊接。其接口界面电阻系数过大，温度升值快，加之铜、铝的热膨胀系数不同，所有的条件影响下会恶化接口的受力条件。此外，接口处容易受工作力矩作用而造成应力集中，从而造成线夹的疲劳断裂。由于铜金属的机械强度高于铝材质，因此发生断裂的位置一般都出现在一般表现为设备线夹的铝质材料侧。
1.2.2长期通电（发热）导致产品断裂。一旦长期电流过载，金属材质也会出现疲劳。线夹长期处于高温过程，相当于工艺中的退火过程。由于铝和铜的膨胀系数不一样，在高温作用下极易发生内部受力不均，导致产品断裂，直接报废.
1.2.3户外使用时，夏天高温突然下雨、以及秋冬季节昼夜气温变化大，暴热爆冷极易造成铜铝焊接部份应力循环，导致产品断裂，直接报废.
1.2.4其他环境条件对铜铝设备线夹的影响也不容忽视，如盐雾酸性气体侵蚀及恶劣气候均会造成线夹表面老化，铜铝的氧化程度不一致，造成产品断裂。
2.新型电力设备线夹的研究
2.1 C型线夹
这种线夹本身采用特殊的铝铬金材质，外表没有氧化膜存在，涂有抗氧化、抗腐蚀、防水性、导电性俱佳的电力复合油脂。这样保证了能将不用的材质导线想接触。采用不锈钢材质的螺栓紧固，具有相当可靠的强度，防腐性能也极为突出。在安装和拆卸C型线夹时，我们的操作就显得异常简单，只需要使用通用扳手就能轻松搞定。具有更为经济、快捷、轻巧的特点。
C型线夹的优势还体现在：①C型线夹具有长期保持导线与线夹间恒定的接触压力的弹性，能够提供恒定而足够大的接触压力，这样出现的接触面保证了最大化，从而产生非常低的接触电阻，不同材质之间过渡能力强，导线损耗小。②独特的结构，保持两侧之间的不同线径的导线能够对接压力实现均衡。③长期稳定良好的接触性能，避免了经常需要维护检修的次数，这样更加节约维护费用，增强经济效益的同时增加了导线连接的可靠性。④操作省力简单，得益于其具备良好的科学先进的施力块结构，使电力施工人员的劳动强度大大减轻，提高工作效率。⑤人为因素在安装时的影响降低，作用力与压力不同方向⑥在安装和拆卸中完全不损伤导线，能多次重复使用，与导线同寿命。
2.2 环扣型节能设备线夹
这种线夹的结构设计中，由极具弹性的元件和安装于元件中的铰接块构成。元件的两边是不同形状的组合。一边是内部设有螺纹的圆形管件，它设计时就与变压器、开关等电力设备的出头螺栓相吻合。此线夹具有的弹性，能够储存和释放大量的能量，这些能量是源自于导线和出头的热胀冷缩。
当电流负荷增大时，导线发热，热胀冷缩膨胀后，元件将慢慢张口。当导线冷却缩小变形后，元件有由自己的弹性控制变为原样。这样的现象称为呼吸作用，这样的结构原理保持了线夹的恒定接触压力。而安装于元件中的铰接块，受到一定的作用力时将会产生非常大的侧向压力，从而产生足够大的接触压力，导致设备线夹与导线和变压器出头螺栓之间的接触面增加，这时变压器出头螺栓就因力保持与内螺纹圆管吻合，大大增加了变压器出头与设备线夹的接触面。当配合环扣型节能设备线夹的热胀冷缩呼吸作用时，就能完美的实现设备线夹与输变电导线间长期恒定的接触压力。环扣型节能设备线夹特别适合铝绞线与电力设备变压器、开关等铜质出线螺杆的连接。可以很好的取代老式的抱杆式铜铝设备线夹。
2.3 搪锡设备线夹
也叫渗设备锡线夹，这种线夹的外形设计采用铜铝线夹形状，但不存在铜铝焊接部分，其构造为利用铜材直接压接成型后，清洗表面后，一端渗锡后（接导线侧）形成。
设备线夹本身需要解决的是铜和铝接触问题。化学金属活泼排序为：“钾、钙、钠、镁、铝、锌、铁、锡、铅、氢、铜，汞，银，铂，金”，锡排在铜和铝中间，支持铜和铝之间的中间过渡。铜板渗锡，由于又是化学工艺，技术制作没有问题，渗锡工艺在现在普通变压器中的导电杆使用很普遍，没有发生氧化问题。而在搪锡线夹使用中，渗锡一端可以直接和铝线夹接，解决了铜、铝接触问题。
根据其结构可知道，搪锡线夹不存在焊接面，不有加工内力，不怕温度剧变，不怕过热，这种线夹可以很好的取代铜铝设备线夹。三年前，一些电力企业已经在使用，运行良好，没有发生氧化问题。
3.结语
随着我国经济的不断发展，人们的日常工作生活离不开对供电可靠性与电能质量的迫切要求。近年来电力线路、设备接头故障导致的电力安全事件明显增多，占到电力事故的比例50%以上。因此，只有积极创新突破，采用高可靠性、接触性能良好的新型线夹，才能提高线路接头质量，才能保证电力的可靠供应。
参考文献
[1] 董吉谔.电力金具手册[M].2版.北京：中国电力出版社，2001.
[2] 李世森.10KV及以下架空配电线路设计技术规程（S）.北京：中国电力出版社，2005.
[3] 周振丰.焊接冶金学[M].北京：机械工业出版社，1995.