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摘要：当电力线路在长期服役后，一些线路上的设备开始显现出部分缺陷的端倪，显著增加了换流站的检修以及维护工作。电力设备间的连接接头（以下简称接头）是整个特高压直流换流站最重要的通流环节之一。对于接头来说，阻抗值是其最为重要的一个参数，如果阻抗值比较大，当大电流通过时，就会产生大量的热量。这些热量快速在接头处聚集，致使接头的物理强度迅速下降，如果热量过多，还可能导致熔化和熔断，严重威胁到电力系统的安全稳定运行。因此，有必要分析特高压直流换流站接头发热原因，并提出防止接头发热的相关治理措施。
关键词：特高压直流换流站;接头发热;原因;治理措施
1发热原因分析
某特高压直流换流站在2017年至2018年总共发生了92次接头发热异常，进而导致高压直流临时停运8次，引起电网负荷限制，严重影响到了电力系统的安全可靠性。通过综合分析，导致接头发热的原因可以归结为以下三种。
1.1设计裕度不足
在该站接头发热故障中，其中直流停运8次中有7次都属于发热位置的设计裕度不足，在92次发热异常中，76处接头发热中都存在设计裕度不足，占比高达82.6%。例如西门子技术换流阀电抗器接头和西开直流刀闸软连接，其载流密度超过了0.4A/mm2，而标准值仅为0.0936A/mm2，这就使得发热异常现象十分严重。
1.2安装工艺质量管控不到位
在上述8次停运故障中，其中因为涂抹了过多的导电膏，进而出现结块现象就多达6次。同时，螺栓出现松动也时有发生，这些因素均是安装工艺不达标。
1.3金具质量不良
在上述接头发热中，有一处接头的载流密度为0.0473A/mm2，由标准值可知，该设计裕度是足够的。然而依然出现了发热现象，经过详细探查后发现，该位置的金具质量严重不达标，表面较为粗糙。
2特高压直流换流站接头发热问题治理措施
2.1设计标准分析
针对500kV及以下电压等级的交流设备来说，如果电流超过2000A，而且选择的是铜质材料作为接触面两侧材料时，应该确保其载流密度控制在0.12A/mm2以内。如果选择的材料为铝制材料，则载流密度需控制在0.0936A/mm2。接头分为外部接头和内部接头两种，其中外部接头指设备与外部金具相连的接头，一般由设计院负责连接方案;内部接头指设备内部各部分之间的连接，由设备制造厂自行设计和控制。当前，关于直流接头还没有十分明确的标准。在本次排查工作中，按照上述规范要求对内外部接头进行排查。而针对铜铝过渡接头，则和接触面两侧均为铝质材料等同视之。
2.2问题描述及整改措施分析
2.2.1西门子技术换流阀电抗器
问题的描述：接头的载流密度保持在0.4A～0.5A/mm2，相同类型的ABB接头的载流密度保持在0.11A/mm2以内，中电普瑞控制在0.16A/mm2以内。由于西门子技术阀的电抗器接头面积比较小，属于最为严重的发热设备。整改措施：将接触的端头利用U型的母线进行包裹，显著增加阀电抗器4个端头的接触面积，相应降低载流密度，则可以有效应对接头发热故障。
2.2.2西门子技术换流阀并联避雷器
问题的描述：接头的载流密度超过标准值，存在严重的设计裕度不足，发热异常多次发生。整改措施：通过将单面连接改为双面连接，增大接触面积，可将载流密度控制在标准范围内。
2.2.3HITACC公司供货的直流场零磁通CT
问题的描述：HITACC公司供货的部分CT的两侧存在严重的接线板面积不足，载流密度远超于标准值，设计裕度同样不足。整改措施：将金具适当地向前延伸，以此來对接触面积进行增加，显著降低载流密度。
2.2.4ABB供货的阀厅中性母线直流穿墙套管
问题的描述：两侧接头载流密度为0.112A/mm2，设计裕度不足。整改措施：更换金具并将金具靠设备方向延伸，增加金具和设备接头的接触面积，降低载流密度。金具厂进一步研究在金具上设计散热片，加大散热效果的可行性。
2.2.5400kV刀闸动、静触头侧接头
问题的描述：动和静触头侧的载流密度为0.1A～0.16A/mm2，设计裕度不足。整改措施：增大动触头接线板面积，并将单面连接改为双面连接，接触面积从30264mm2增大到75564mm2，载流密度可下降至0.066A/mm2;静触头接线板面积由73418mm2增大至75564mm2，载流密度可降低到0.066A/mm2，如图1所示。
2.2.6800kV刀闸静触头侧软连接
问题的描述：该位置同样是载流密度过大，设计裕度严重不足。整改措施：利用L形板、之形板，连接端面和触头导电零件，能降低载流密度到0.15A/mm2左右。
2.2.7电力设备厂供货的平抗
问题的描述：同样是载流密度过大，0.095～0.11A/mm2。整改措施：增加导流板在平抗本体接头位置，实现平抗接头位置的双面载流，确保载流密度符合标准。
3对新建特高压直流工程防止措施
第一，设备和金具的具体连接全权交由设计院负责，设计院应详细展开接头材质、有效接触面积、载流密度等相关设计工作，科学计算，确保各项设计符合规范要求。第二，严格控制设备内部接头的载流密度。对于载流密度需要有着详尽的要求，并做好设备温升试验工作。第三，确保相关设备质量达标。把好采购的源头关，特别是金具等，确保金具质量达标。第四，安装工艺务必要规范标准。严格依据规范标准开展安装工作，避免人为操作失误导致安装出现纰漏。做好安装过程中的各项参数查验工作。第五，做好验收工作。对于全部主通流回路接头进行查验，收集测验报告，确保接头质量达标。
4结语
总之，特高压直流换流站电力输送容量大，电压、电流等级高，对电力设备之间的连接接头阻抗控制值要求较高，如果接头阻抗较高，在通过大电流时就会造成严重发热。本文通过对某特高压直流换流站接头发热实例展开分析，重点针对其设计裕度不足等提出整改措施，期望能够对同类工程提供借鉴和参考。
参考文献
[1]谢永涛，李希哲，傅康，等.±800kV特高压直流输电工程技术[J].西北水电，2019（2）：70.
[2]安滨.特高压变电站设备接头发热原因分析及处理[J].电力安全技术.2019（10）.13-16.
[3]乔小冬.特高压直流换流站接头发热原因分析及治理[J].电工技术2018（5）.81-83.
作者介绍：
胡锦超（1994.07.16-）;性别：男;籍贯：山东潍坊;民族：汉;学历：研究生;职称：助理级工程师;研究方向：直流输电、变电运维;单位名称：国网山东省电力公司检修公司。
关键词：特高压直流换流站;接头发热;原因;治理措施
1发热原因分析
某特高压直流换流站在2017年至2018年总共发生了92次接头发热异常，进而导致高压直流临时停运8次，引起电网负荷限制，严重影响到了电力系统的安全可靠性。通过综合分析，导致接头发热的原因可以归结为以下三种。
1.1设计裕度不足
在该站接头发热故障中，其中直流停运8次中有7次都属于发热位置的设计裕度不足，在92次发热异常中，76处接头发热中都存在设计裕度不足，占比高达82.6%。例如西门子技术换流阀电抗器接头和西开直流刀闸软连接，其载流密度超过了0.4A/mm2，而标准值仅为0.0936A/mm2，这就使得发热异常现象十分严重。
1.2安装工艺质量管控不到位
在上述8次停运故障中，其中因为涂抹了过多的导电膏，进而出现结块现象就多达6次。同时，螺栓出现松动也时有发生，这些因素均是安装工艺不达标。
1.3金具质量不良
在上述接头发热中，有一处接头的载流密度为0.0473A/mm2，由标准值可知，该设计裕度是足够的。然而依然出现了发热现象，经过详细探查后发现，该位置的金具质量严重不达标，表面较为粗糙。
2特高压直流换流站接头发热问题治理措施
2.1设计标准分析
针对500kV及以下电压等级的交流设备来说，如果电流超过2000A，而且选择的是铜质材料作为接触面两侧材料时，应该确保其载流密度控制在0.12A/mm2以内。如果选择的材料为铝制材料，则载流密度需控制在0.0936A/mm2。接头分为外部接头和内部接头两种，其中外部接头指设备与外部金具相连的接头，一般由设计院负责连接方案;内部接头指设备内部各部分之间的连接，由设备制造厂自行设计和控制。当前，关于直流接头还没有十分明确的标准。在本次排查工作中，按照上述规范要求对内外部接头进行排查。而针对铜铝过渡接头，则和接触面两侧均为铝质材料等同视之。
2.2问题描述及整改措施分析
2.2.1西门子技术换流阀电抗器
问题的描述：接头的载流密度保持在0.4A～0.5A/mm2，相同类型的ABB接头的载流密度保持在0.11A/mm2以内，中电普瑞控制在0.16A/mm2以内。由于西门子技术阀的电抗器接头面积比较小，属于最为严重的发热设备。整改措施：将接触的端头利用U型的母线进行包裹，显著增加阀电抗器4个端头的接触面积，相应降低载流密度，则可以有效应对接头发热故障。
2.2.2西门子技术换流阀并联避雷器
问题的描述：接头的载流密度超过标准值，存在严重的设计裕度不足，发热异常多次发生。整改措施：通过将单面连接改为双面连接，增大接触面积，可将载流密度控制在标准范围内。
2.2.3HITACC公司供货的直流场零磁通CT
问题的描述：HITACC公司供货的部分CT的两侧存在严重的接线板面积不足，载流密度远超于标准值，设计裕度同样不足。整改措施：将金具适当地向前延伸，以此來对接触面积进行增加，显著降低载流密度。
2.2.4ABB供货的阀厅中性母线直流穿墙套管
问题的描述：两侧接头载流密度为0.112A/mm2，设计裕度不足。整改措施：更换金具并将金具靠设备方向延伸，增加金具和设备接头的接触面积，降低载流密度。金具厂进一步研究在金具上设计散热片，加大散热效果的可行性。
2.2.5400kV刀闸动、静触头侧接头
问题的描述：动和静触头侧的载流密度为0.1A～0.16A/mm2，设计裕度不足。整改措施：增大动触头接线板面积，并将单面连接改为双面连接，接触面积从30264mm2增大到75564mm2，载流密度可下降至0.066A/mm2;静触头接线板面积由73418mm2增大至75564mm2，载流密度可降低到0.066A/mm2，如图1所示。
2.2.6800kV刀闸静触头侧软连接
问题的描述：该位置同样是载流密度过大，设计裕度严重不足。整改措施：利用L形板、之形板，连接端面和触头导电零件，能降低载流密度到0.15A/mm2左右。
2.2.7电力设备厂供货的平抗
问题的描述：同样是载流密度过大，0.095～0.11A/mm2。整改措施：增加导流板在平抗本体接头位置，实现平抗接头位置的双面载流，确保载流密度符合标准。
3对新建特高压直流工程防止措施
第一，设备和金具的具体连接全权交由设计院负责，设计院应详细展开接头材质、有效接触面积、载流密度等相关设计工作，科学计算，确保各项设计符合规范要求。第二，严格控制设备内部接头的载流密度。对于载流密度需要有着详尽的要求，并做好设备温升试验工作。第三，确保相关设备质量达标。把好采购的源头关，特别是金具等，确保金具质量达标。第四，安装工艺务必要规范标准。严格依据规范标准开展安装工作，避免人为操作失误导致安装出现纰漏。做好安装过程中的各项参数查验工作。第五，做好验收工作。对于全部主通流回路接头进行查验，收集测验报告，确保接头质量达标。
4结语
总之，特高压直流换流站电力输送容量大，电压、电流等级高，对电力设备之间的连接接头阻抗控制值要求较高，如果接头阻抗较高，在通过大电流时就会造成严重发热。本文通过对某特高压直流换流站接头发热实例展开分析，重点针对其设计裕度不足等提出整改措施，期望能够对同类工程提供借鉴和参考。
参考文献
[1]谢永涛，李希哲，傅康，等.±800kV特高压直流输电工程技术[J].西北水电，2019（2）：70.
[2]安滨.特高压变电站设备接头发热原因分析及处理[J].电力安全技术.2019（10）.13-16.
[3]乔小冬.特高压直流换流站接头发热原因分析及治理[J].电工技术2018（5）.81-83.
作者介绍：
胡锦超（1994.07.16-）;性别：男;籍贯：山东潍坊;民族：汉;学历：研究生;职称：助理级工程师;研究方向：直流输电、变电运维;单位名称：国网山东省电力公司检修公司。