750kV輸電線路換位塔引流聯(lián)板裂紋成因及整改措施

閆士濤，劉存孝，秦博，石巖龍，劉勇

（陜西西安輸變電運(yùn)行公司，陜西西安710075）

750kV輸電線路換位塔引流聯(lián)板裂紋成因及整改措施

閆士濤，劉存孝，秦博，石巖龍，劉勇

（陜西西安輸變電運(yùn)行公司，陜西西安710075）

隨著新疆聯(lián)網(wǎng)工程的順利投運(yùn)，西北地區(qū)750kV骨干網(wǎng)架基本建成。其中在建的和已建設(shè)完工的750kV輸電線路大量采用了同塔雙回的設(shè)計(jì)，并全部采用了“上跳下，中跳上，下跳中”的單塔全換位模式[1-3]，取得了良好的效果，但由于西北地區(qū)晝夜溫差大、風(fēng)沙大的特點(diǎn)，給長(zhǎng)期暴露在惡劣環(huán)境中的輸電線路帶來了一定的影響。

全國(guó)第一條投運(yùn)的同塔雙回750kV輸電線路涼乾線在投運(yùn)后的第一次預(yù)試性定檢中就發(fā)現(xiàn)部分換位桿塔的跳線耐張壓接管聯(lián)板部分出現(xiàn)裂紋，并有進(jìn)一步加劇的可能，經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)分析確認(rèn)基本排除了施工問題遺留，并根據(jù)缺陷部位和缺陷分布情況分析，初步分析該種裂紋主要是由于跳線部分的導(dǎo)線自重對(duì)耐張壓接管的聯(lián)板產(chǎn)生了較大的剪切力。

1 聯(lián)板裂紋出現(xiàn)的基本情況

2010年進(jìn)行了該條750kV同塔雙回線路投運(yùn)以來的第一次停電檢修和試驗(yàn)工作，在工作中發(fā)現(xiàn)3基換位塔中有2基換位塔出現(xiàn)了“上跳下”位置跳線耐張壓接管聯(lián)板出現(xiàn)裂紋，具體情況見表1[1]。

表1 裂紋的位置及數(shù)量Tab.1 The location and number of the cracks

產(chǎn)生裂紋的跳線耐張壓接管聯(lián)板的位置如圖1所示。裂紋均產(chǎn)生在耐張管鋁板靠近根部的螺孔處，且換位塔引流上的耐張管鋁板均伴有一定受力變形，如圖2、圖3所示。

圖1 出現(xiàn)裂紋的聯(lián)板在桿塔的位置Fig.1 The position of the drainage united board cracks of the tower

圖2 聯(lián)板裂紋位于第一個(gè)螺孔處1Fig.2 The cracks of the drainage united board located the first screw

圖3 聯(lián)板裂紋位于第一個(gè)螺孔處2Fig.3 Crack of the drainage united board located the first screw

2 聯(lián)板裂紋出現(xiàn)成因

聯(lián)板材質(zhì)優(yōu)劣和是否滿足規(guī)范可能是裂紋成因的外部因素；此外，聯(lián)板的機(jī)械受力則是成因的內(nèi)在因素。本文從聯(lián)板材質(zhì)和聯(lián)板受力2方面分析裂紋出現(xiàn)的原因。

2.1 聯(lián)板材質(zhì)

2.1.1 引流聯(lián)板制造標(biāo)準(zhǔn)

按照規(guī)程DL/T757-2001《耐張線夾》要求，壓縮型耐張線夾鋁管及引流板選用鋁牌號(hào)不得低于1050A。按照廠家分析報(bào)告及圖紙說明，該750kV工程耐張線夾引流板材質(zhì)為標(biāo)號(hào)為1050A的工業(yè)純鋁。

按照GB/T3190-2008《變形鋁及鋁合金化學(xué)成分》要求，牌號(hào)1050A的工業(yè)純鋁，其含鋁純度及化學(xué)成分（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）百分比要求見表2。

表21050 A工業(yè)純鋁其含鋁純度及化學(xué)成分Tab.2 The purity and chemical composition of the 1050A industrial aluminum

2.1.2 該工程使用的聯(lián)板規(guī)格及現(xiàn)場(chǎng)安裝

該750kV線路工程耐張壓接管聯(lián)板型號(hào)NY-400/50，如圖4所示。

圖4 耐張壓接管及引流聯(lián)板示意圖Fig.4 Sketch map of strain resistant pipe and drainage united board

該工程全線上相跳引下相的豎直引流下端，共運(yùn)行該型耐張管36個(gè)[3-7]?，F(xiàn)場(chǎng)連接情況見圖5。

2.1.3 出現(xiàn)裂紋的聯(lián)板材質(zhì)化學(xué)成分

現(xiàn)場(chǎng)出現(xiàn)裂紋的聯(lián)板經(jīng)西北有色金屬研究院材料分析中心和陜西電科院材料技術(shù)研究所分別獨(dú)立進(jìn)行材質(zhì)分析及力學(xué)性能檢測(cè)后，初步分析見表3、表4[1]。

根據(jù)表3分析數(shù)據(jù)，46號(hào)Ⅱ-1、46號(hào)Ⅱ-2、142號(hào)Ⅰ3個(gè)耐張管鋁含量略低于“GB/T3190-2008《變形鋁及鋁合金化學(xué)成分》”要求的鋁含量99.5%要求；根據(jù)表4分析數(shù)據(jù)，46號(hào)Ⅱ-2耐張管鋁含量略低于GB/T3190-2008《變形鋁及鋁合金化學(xué)成分》要求的鋁含量99.5%要求。

圖5 上相跳引下相的豎直引流下端引流連接示意圖Fig.5 Sketch map of connection of drainage vertical united lower end by striding from upper phase to nether phase

表3 西北有色金屬研究院材料分析數(shù)據(jù)Tab.3 The analysis data of the northwest institute for nonferrous metal material

表4 陜西電科院材料分析數(shù)據(jù)Tab.4 The material analysis data of Shaanxi EPRI

由2次鋁板材質(zhì)的化學(xué)成分分析看出，本批次耐張管引流板中確有部分材質(zhì)略低于標(biāo)準(zhǔn)要求，但綜合來看，聯(lián)板材料基本能滿足規(guī)程要求，材質(zhì)對(duì)其機(jī)械性能的影響不太嚴(yán)重，故不應(yīng)成為本類裂紋出現(xiàn)的主要原因。以下對(duì)壓接管聯(lián)板進(jìn)行機(jī)械受力分析。

2.2 跳線耐張壓接管聯(lián)板受力分析

換位塔上跳下引流豎直部分下端耐張管受力示意圖[4-6]。如圖6所示，換位跳線耐張管鋁板集中受到跳線重力和張力豎直分力的合力引起的彎矩作用，且由于聯(lián)板通過兩個(gè)螺栓進(jìn)行連接和固定，導(dǎo)致彎矩產(chǎn)生的剪切力主要集中在鋁板靠近鋁管根部的螺孔位置處[5-6]。

圖6 換位跳線耐張管鋁板受力分析示意圖Fig.6 Sketch map of analysis on strain bear of the aluminous strain resistant pipe

壓接管聯(lián)板第一個(gè)螺孔處承擔(dān)導(dǎo)線自重帶來的持續(xù)剪切力作用，且由于該位置處有螺孔的存在，受力面積很小，由此帶來單位面積受力的大量增加。由于該類型耐張壓接管和聯(lián)板在普通引流跳線上使用時(shí)，主要承擔(dān)的是導(dǎo)線對(duì)聯(lián)板的順向拉力，而在“上跳下”的過程中則主要承擔(dān)的是剪切力，且由于板材的抗拉能力要遠(yuǎn)大于抗剪切能力，所以出現(xiàn)了受剪切力影響的聯(lián)板出現(xiàn)裂紋，而正常承擔(dān)拉力的聯(lián)板仍良好的結(jié)果[7-9]?，F(xiàn)場(chǎng)的情況也證明了這一點(diǎn)，如圖7所示，所有的裂紋均出現(xiàn)在承擔(dān)導(dǎo)線剪切力的聯(lián)板上，且裂紋無一例外的出現(xiàn)在受力最集中的第一個(gè)螺孔處。

圖7 裂紋的位置均在第一個(gè)螺孔處Fig.7 Cracks are allon the first screw

可見，該類缺陷產(chǎn)生的原因主要是由于跳線部分的導(dǎo)線自重對(duì)耐張壓接管的聯(lián)板產(chǎn)生了較大的剪切力，并在受力最集中的螺孔處出現(xiàn)裂紋[10-11]。

3 裂紋處理措施

1）首先對(duì)換位塔“上跳下”引流部分出現(xiàn)裂紋的耐張壓接管全部進(jìn)行重新更換，并在日常巡視過程中加強(qiáng)監(jiān)控。

2）NY-400/50型（普通型）壓接管主要應(yīng)用在普通跳線的引流連接中，能很好的承受導(dǎo)線對(duì)聯(lián)板的拉力，但將其不加改進(jìn)而直接使用在換位塔“上跳下”的引流連接中，聯(lián)板承受的力由拉力變?yōu)榧羟辛Γ蛯?dǎo)致了裂紋的出現(xiàn)。

普通型壓接管見圖8。為從根本上消除裂紋缺陷，應(yīng)對(duì)壓接管和聯(lián)板的連接方式進(jìn)行如圖9所示的改進(jìn)[12-13]，使聯(lián)板由承受剪切力變?yōu)槌惺芸v向拉力。

圖8 普通型壓接管Fig.8 Normal pressed joint piple

圖9 改進(jìn)后的壓接管Fig.9 Improved pressed joint piple

3）應(yīng)在適當(dāng)?shù)臅r(shí)候?qū)⑺型愋偷膲航庸苡枰愿鼡Q，徹底消除隱患。

4 結(jié)論

本文針對(duì)750kV同塔雙回輸電線路全換位過程中部分耐張壓接管聯(lián)板出現(xiàn)裂紋現(xiàn)象，進(jìn)行了成因分析并提出了整改措施：

1）經(jīng)化學(xué)成分分析，聯(lián)板材質(zhì)基本滿足規(guī)程要求，排除了其成為裂紋主因的可能。

2）裂紋的主要成因是跳線部分的導(dǎo)線自重對(duì)耐張壓接管聯(lián)板產(chǎn)生了較大的剪切力，受力最集中于螺孔處，從而使聯(lián)板受力不均勻出現(xiàn)裂紋。

3）為從根本上消除裂紋缺陷，應(yīng)對(duì)壓接管和聯(lián)板的連接方式進(jìn)行本文所述的改進(jìn)，使聯(lián)板由承受剪切力變?yōu)槌惺芸v向拉力。

750 kV同塔雙回輸電線路截止目前為止，僅運(yùn)行1a左右，部分設(shè)備由于未足夠考慮到不同類型、不同區(qū)域的特殊情況，將普通型的耐張壓接管使用于受力變化較大的“上跳下”部分的引流跳線中，導(dǎo)致了聯(lián)板受力的不均勻并出現(xiàn)了裂紋，影響了線路的安全穩(wěn)定運(yùn)行，經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)分析和更換處理后，雖然暫時(shí)消除了隱患，但未從根本上消除裂紋出現(xiàn)的原因，應(yīng)及時(shí)就問題的出現(xiàn)進(jìn)行根本性的整改消缺，必要時(shí)應(yīng)對(duì)不合理的材料進(jìn)行優(yōu)化后全部予以更換。以后在線路的設(shè)計(jì)過程中也更應(yīng)充分考慮各個(gè)電氣連接部位的實(shí)際情況，進(jìn)行差別化的考慮和設(shè)計(jì)，避免再次出現(xiàn)類似問題。

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Causes of Cracks on Drainage United Board of Transposition Tower in the 750kV Transmission Line and Corresponding Rectification Measurements

YAN Shi-tao，LIU Cun-xiao,QIN Bo，SHI Yan-long，LIU Yong
（Xi’an Power Transmission Operation Company,Xi’an 710075,Shaanxi Province,China）

The 750kV double-circuit transmission line uses the whole transposition design which means“the top phase changing to the bottom,the middle to the top,and the bottom the middle.In the process of operation and maintenance,when the top phase changed to the bottom phase,it was found that there were some cracks on the drainage united boards due to some overlapping causes,and this would affect negatively the safe operation of the line.This paper explores the cracks on the drainageunited boardsfound during one maintenance service,and identifies the causes of the cracks,and proposes corresponding measures to deal with the faults.It could provide some beneficial reference to the transposition design,construction,operation and maintenance of the 750kV transmission line in the future.

750kV transmission lines;drainage united board cracks;crack forming reason

750kV同塔雙回輸電線路采用“上跳下，中跳上，下跳中”的全換位設(shè)計(jì)。運(yùn)行維護(hù)過程發(fā)現(xiàn)，在上相與下相換位過程中，由于受引流跳線的自重和風(fēng)擺等各種因素疊加的影響，部分跳線耐張壓接管聯(lián)板出現(xiàn)裂紋，影響線路的安全運(yùn)行。通過對(duì)一次檢修中出現(xiàn)的耐張壓接管聯(lián)板裂紋問題進(jìn)行系統(tǒng)分析，得出導(dǎo)致聯(lián)板裂紋的原因，并提出相應(yīng)的整改處理措施。對(duì)后續(xù)750kV輸電線路的全換位設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)行、維護(hù)具有重要參考作用。

750kV輸電線路;引流聯(lián)板裂紋;裂紋成因

1674-3814（2011）12-0067-05

TM726.3

B

book=0,ebook=464

2011-03-13。

閆士濤（1986—），男，本科，助理工程師，從事超高壓輸電線路運(yùn)行維護(hù)。

（編輯 董小兵）