窯廠對500?kV線路架空地線腐蝕情況的分析及處理

李相棟

(國網(wǎng)山東省電力公司檢修公司，山東 濟南 250021)

窯廠對500?kV線路架空地線腐蝕情況的分析及處理

李相棟

(國網(wǎng)山東省電力公司檢修公司，山東 濟南 250021)

介紹了經(jīng)過窯廠上方某500 kV輸電線路架空地線斷股的情況，通過計算地線截面積損失、進(jìn)行機械性能試驗和繪制XRD衍射譜等，分析得出該架空地線斷股是因為長期受窯廠燃煤硫化物的腐蝕造成的，最后提出了相應(yīng)的預(yù)防措施。

窯廠；架空地線；腐蝕；斷股

輸電線路的架空地線可減少雷電直擊導(dǎo)線的幾率，降低線路絕緣承受的雷電過電壓的幅值，在500 kV輸電線路的安全運行中起著非常重要的作用。在對某500 kV輸電線路巡視過程中，發(fā)現(xiàn)通過窯廠上方的鋼絞線架空地線有腐蝕斷股現(xiàn)象，給輸電線路安全運行帶來了嚴(yán)重隱患。為了找出該架空地線腐蝕斷股的原因，對其進(jìn)行了相關(guān)試驗分析，并就此提出相應(yīng)的預(yù)防措施。

1 架空地線斷股情況

某500 kV線路于2014-12-03投運，其中167 -168號區(qū)段桿塔、導(dǎo)線等設(shè)備為1987-11-23投運的老線路，已經(jīng)運行26年。

桿塔型號為：167號為ZB13-36；168號為ZB13 -39。167-168號塔檔距為475 m。架空地線為鋼絞線，型號為GJ-70，總股為19股，抗拉強度設(shè)計值為1 225 MPa。

該線路167-168號塔間的導(dǎo)線跨越窯廠，斷股區(qū)段架空地線位于窯廠上方，168號塔距窯廠約220 m。經(jīng)了解，該窯廠已運行28年，平時燒煤。

2013年9月，巡視人員在巡視該500 kV線路過程中，發(fā)現(xiàn)167-168號塔檔內(nèi)右架空地線多處嚴(yán)重斷股，表面腐蝕非常嚴(yán)重。具體位置為：168號塔小號側(cè)第3～4間隔棒區(qū)間內(nèi)導(dǎo)線上方。該處出現(xiàn)多處斷股，斷點約20余處，斷股區(qū)域長度約30 m。斷股最多處達(dá)7股，其他斷股處斷股數(shù)量分別為1～7股不等，地線變得非常松散，外圈12根鋼絲幾乎完全腐蝕，呈片狀；內(nèi)圈6根鋼絲腐蝕也非常嚴(yán)重，表面存在大量的腐蝕產(chǎn)物(見圖1)。

圖1 架空地線呈散股狀

巡視中還發(fā)現(xiàn)：對應(yīng)于168號塔小號側(cè)第1～3間隔棒之間的架空地線即使沒有斷股，受腐蝕也很嚴(yán)重，其中外圈12根鋼絲腐蝕非常嚴(yán)重，表面存在大量的腐蝕產(chǎn)物(見圖2)；內(nèi)圈6根鋼絲存在較為嚴(yán)重的腐蝕現(xiàn)象，表面腐蝕產(chǎn)物的附著量較外圈12根鋼絲略少。

圖2 未斷股架空地線外圈鋼絲腐蝕形貌

2 試驗論證

2.1 截面積損失

截取168號塔小號側(cè)第1～3間隔棒之間的架空地線(未斷股但受到腐蝕)，觀察因腐蝕造成的截面損失情況，并計算每根鋼絲的實際截面積及損失面積(見表1)。

表1 架空地線各鋼絲截面積及面積損失 μm2

由表1可知，位于地線中心的鋼絲腐蝕非常輕微。以此為基準(zhǔn)，計算得知168號塔處架空地線的截面積損失相當(dāng)于斷股2.52股。

2.2 機械性能試驗

對168號塔處架空地線的19股線分別進(jìn)行單絲拉伸試驗，結(jié)果有12股鋼絲抗拉強度小于設(shè)計值(1 225 MPa)，如表2所示。

2.3 腐蝕產(chǎn)物成分分析

使用NORAN SYSTEM 7(EDS)能譜儀對167-168號塔窯廠上方和168號塔處架空地線表面腐蝕產(chǎn)物進(jìn)行成分分析。圖3為窯廠上方地線表面腐蝕產(chǎn)物XRD衍射譜，表3示出窯廠上方架空地線表面腐蝕產(chǎn)物的主要成分。圖4為168號塔處架空地線表面腐蝕產(chǎn)物XRD衍射譜，表4示出168號塔處架空地線表面腐蝕產(chǎn)物的主要成分。

表2 架空地線鋼絲拉伸試驗結(jié)果 MPa

圖3 窯廠上方架空地線表面腐蝕產(chǎn)物XRD衍射譜

表3 窯廠上方架空地線表面腐蝕產(chǎn)物主要成分 Wt%

圖4 168號塔處架空地線表面腐蝕產(chǎn)物XRD衍射譜

表4 168號塔處架空地線表面腐蝕產(chǎn)物主要成分 Wt%

3 斷股原因及結(jié)論

(1) 能譜分析結(jié)果表明：167-168號塔窯廠上方架空地線表面腐蝕產(chǎn)物中含有大量的S元素。該檔架空地線表面腐蝕產(chǎn)物的主要成分為Fe，Zn，Si，Al和Ca，其中Si，Al和Ca 3種元素為大氣環(huán)境中灰塵帶入的。由于沒有發(fā)現(xiàn)強腐蝕介質(zhì)元素，因此該處架空地線的腐蝕為大氣環(huán)境腐蝕。

繼續(xù)對500 kV該線路除167-168號塔之外的其余架空地線進(jìn)行檢查，沒有發(fā)現(xiàn)腐蝕斷股的現(xiàn)象。綜合上述情況分析可知，該處架空地線腐蝕及斷股與窯廠有關(guān)。

窯廠燃煤中的S一般以黃鐵礦(FeS2)、硫酸鹽、有機硫等3種形態(tài)存在。煤燃燒時，其中的S生成SO2，SO3隨煙氣排放，附著在架空地線表面的灰塵中。在空氣濕度較大或下雨時，架空地線表面附著一定厚度的水膜，SO2，SO3也會溶解在水中，形成H2SO3和H2SO4等強酸性腐蝕介質(zhì)，使得架空地線表面發(fā)生化學(xué)腐蝕。而且其形成的腐蝕產(chǎn)物較疏松，有利于吸附更多的腐蝕介質(zhì)，進(jìn)一步加劇了腐蝕速度，導(dǎo)致腐蝕更加嚴(yán)重。

根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)Q/318-108.620—2011《500 kV輸電線路運行規(guī)程》缺陷管理規(guī)定，普通地線的危急缺陷為“19股斷3股及以上”，可見該架空地線缺陷程度己達(dá)到了危急缺陷的程度，需要立即處理。

(2) 對167-168號塔內(nèi)沒有斷股的地線進(jìn)行試驗觀測，發(fā)現(xiàn)外圈12股鋼絲幾乎完全腐蝕，呈片狀，內(nèi)圈鋼絲腐蝕也非常嚴(yán)重。經(jīng)計算，地線截面積損失相當(dāng)于斷股2.52股，該架空地線缺陷程度介于嚴(yán)重缺陷和危急缺陷之間，且所抽檢的19股鋼絲中有12股鋼絲的抗拉強度低于設(shè)計值(1 225 MPa)，因此該處架空地線已不能滿足標(biāo)準(zhǔn)和設(shè)計的使用要求，需立即處理。

(3) 在運行的過程中，發(fā)現(xiàn)該段內(nèi)所使用的鋼芯鋁絞線架空地線已運行了26年，未發(fā)生腐蝕斷股，說明構(gòu)成鋼芯鋁絞線的外層鋁線有較強的抗腐蝕性能。

4 預(yù)防措施

(1) 對途經(jīng)腐蝕性環(huán)境下的鋼絞線架空地線，建議全面檢查其表面腐蝕程度，必要時取樣進(jìn)行截面積損失分析和機械性能試驗，不合格的應(yīng)及時更換。

(2) 加強腐蝕性環(huán)境下和老舊線路架空地線表面腐蝕情況的監(jiān)督手段和力度。

(3) 對處在腐蝕性環(huán)境下的500 kV輸電線路架空地線，建議采用鋁包鋼絞線。

(4) 線路設(shè)計路徑應(yīng)遠(yuǎn)離窯廠等具有腐蝕性的區(qū)間。

(5) 嚴(yán)格執(zhí)行《山東省電力設(shè)施和電能保護(hù)條例》，禁止在輸電線路防護(hù)區(qū)內(nèi)燒窯。

2014-10-30。

李相棟(1984-)，男，工程師主要從事輸電線路運行與檢修研究工作，email:1lixiangdong@163.com。