某避雷線斷裂原因分析

劉曉龍，王建東，張志國，李海龍，王照華

(國網(wǎng)遼寧省電力有限公司，遼寧 沈陽 110006)

某供電公司220kV線路避雷線在一次雷擊中出現(xiàn)斷線事故。本文將從宏觀形貌、化學(xué)成分、拉伸性能、金相組織和斷口幾方面進(jìn)行避雷線斷裂原因分析，并且深入闡述雷擊大電流后地線的微觀組織變化。

1 宏觀形貌

鋼絞線斷裂有兩種，一種有縮頸，一種是沒有縮頸的脆斷。發(fā)生斷裂地線表面存在金屬放電熔化點(diǎn)，經(jīng)過雷擊后地線的鋅層厚度明顯變薄，主要原因為溫度升高，鋅層存在一定揮發(fā)。

2 化學(xué)成分

對避雷線鋼芯表面鋅層進(jìn)行處理，并取樣進(jìn)行化學(xué)成分分析，結(jié)果見表1。

表1 鋼芯的化學(xué)成分

由表1中數(shù)據(jù)可見，該避雷線鋼芯為65號鋼，符合標(biāo)準(zhǔn)GB699—2015中65號鋼要求。

3 拉伸性能

對不同樣品避雷線鋼芯進(jìn)行拉伸試驗，未受雷擊外層鋼線、未受雷擊內(nèi)層鋼線、受雷擊外層鋼線和受雷擊內(nèi)層鋼線分別編號為1號、2號、3號和4號，結(jié)果見表2。

表2 不同位置鋼芯拉伸性能

對正常避雷線和受雷擊避雷線分別進(jìn)行單絲拉伸性能測試。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，正常避雷線單絲抗拉強(qiáng)度在1 350～1 390 MPa，而受雷擊地線單絲抗拉強(qiáng)度在905～1 000 MPa，從結(jié)果看，受雷擊避雷線強(qiáng)度下降30%左右。按照國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 3428—2012《架空絞線用鍍鋅鋼線》[2]，受雷擊避雷線強(qiáng)度不合格，延伸率不合格(標(biāo)準(zhǔn)要求延伸率大于4%，抗拉強(qiáng)度大于1 340 MPa的95%，即1 273 MPa)。

4 金相組織

對正常避雷線、雷擊斷口、雷擊放電熔化點(diǎn)進(jìn)行金相組織觀察。不同位置避雷線金相組織如圖1所示。

(a) 正常避雷線

(b)斷口附近

(c)熔化點(diǎn)附近組織圖1 不同位置避雷線金相組織

由圖1可見，雷擊避雷線的金相組織發(fā)生明顯變化，正常避雷線組織為回火索氏體組織，而雷擊避雷線組織為鐵素體+珠光體，且雷擊熔化點(diǎn)出現(xiàn)裂紋，裂紋深度超過1 mm。出現(xiàn)組織轉(zhuǎn)變，說明該避雷線在雷擊時溫度超過相變點(diǎn)723C。

5 斷口形貌

不同位置避雷線斷口形貌如圖2所示。

(a)

(b)

(c)圖2 斷口形貌

從避雷線斷口形貌看，避雷線斷裂為沿晶開裂，斷口表面存在鋅元素，避雷線出現(xiàn)鋅脆。鋅脆引起鋼絲脆性大，導(dǎo)致避雷線斷裂。

6 結(jié)束語

從化學(xué)成分上看，避雷線鋼芯化學(xué)成分正常。從拉伸性能上看，雷擊避雷線拉伸性能大大降低，低于標(biāo)準(zhǔn)值。同時，其延伸率也低于標(biāo)準(zhǔn)值。從金相組織上看，雷擊避雷線出現(xiàn)相變，說明雷擊出現(xiàn)大電流，導(dǎo)致避雷線溫度上升較高，超過相變點(diǎn)。斷口上發(fā)現(xiàn)避雷線存在鋅脆問題，鋅脆引起鋼絲脆性增大，導(dǎo)致拉伸性能降低。

此次避雷線斷裂是由于雷擊時，避雷線溫度升高到相變點(diǎn)以上，避雷線高溫強(qiáng)度大大降低，直接導(dǎo)致避雷線斷線。該避雷線存在鋅脆問題，導(dǎo)致鋼芯強(qiáng)度大大降低，延伸率??；避雷線在發(fā)生雷擊時出現(xiàn)溫度明顯升高，達(dá)到相變點(diǎn)以上時，避雷線高溫強(qiáng)度大大降低，直接導(dǎo)致斷線。