超特高壓輸電線路耐張線夾新缺陷分析與解決措施

楊鯤鵬 趙淵 韓磊

國(guó)網(wǎng)四川省電力公司檢修公司 四川成都 610041

耐張線夾主要用于固定到導(dǎo)線或避雷線，起著承受電氣負(fù)荷，保障輸電線路安全穩(wěn)定運(yùn)行的作用，是輸電線路的重要組成之一。然而，長(zhǎng)期投入輸電線路使用的耐張線夾會(huì)產(chǎn)生諸多缺陷，如本次檢修中出現(xiàn)的彎曲變形、未壓區(qū)鼓脹開(kāi)裂與引流板變形開(kāi)裂等現(xiàn)象，這些缺陷是威脅輸電線路正常工作的安全隱患，應(yīng)努力消除隱患，且防患于未然。本文對(duì)所觀察到的耐張線夾缺陷進(jìn)行了一系列分析，尋找造成這些缺陷的原因，列舉若干合理有效的補(bǔ)救措施以及預(yù)防措施以供參考。

1 耐張線夾彎曲變形

1.1 缺陷現(xiàn)象

在檢修某地500kV輸電線路時(shí)，觀察到37號(hào)桿塔受電端的3號(hào)以及56號(hào)桿塔受電端及送電端的1號(hào)、3號(hào)上的耐張線夾都有彎曲變形的現(xiàn)象。

1.2 原因分析

應(yīng)用外觀檢查、解剖試驗(yàn)和火花源原子發(fā)射光譜法等檢測(cè)彎曲變形的耐張線夾，對(duì)所得到的結(jié)果進(jìn)行分析[1]：（1）37號(hào)與56號(hào)桿塔皆處于山區(qū)，據(jù)以往的損壞記錄可以排除兩處桿塔受到外力破壞的可能性；（2）凡是發(fā)生彎曲變形的耐張線夾，均向引流線的安裝方向彎曲；（3）耐張線夾的壓接工藝符合DL/T 5285-2013的規(guī)定；（4）用火花源原子發(fā)射光譜法對(duì)彎曲變形的耐張線夾進(jìn)行檢測(cè)，結(jié)果表明鋼芯與鋁管的質(zhì)量分別符合GB/T 699-2015與GB/T 3190-2008規(guī)定。

已知，耐張線夾的型號(hào)鋼管全通型壓縮型耐張線夾。由此可得，兩處桿塔發(fā)生耐張線夾彎曲變形的原因是上方子導(dǎo)線與下方子導(dǎo)線在風(fēng)力作用下發(fā)生了不同步的振蕩，受到引流線拉扯，導(dǎo)致耐張線夾應(yīng)力集中，一旦鋼芯抗彎強(qiáng)度超過(guò)極限值，耐張線夾就會(huì)發(fā)生彎曲變形。

1.3 補(bǔ)救與預(yù)防

更換已經(jīng)發(fā)生彎曲變形的耐張線夾，用未壓區(qū)為實(shí)心的耐張線夾以提高耐張線夾鋼管的抗彎強(qiáng)度。對(duì)于依然能夠正常工作的同類型耐張線夾也要進(jìn)行仔細(xì)排查，可以拆除引流支撐間隔棒或在引流導(dǎo)線、延長(zhǎng)桿上外加一層防磨橡膠套預(yù)防耐張線夾的彎曲變形現(xiàn)象[2]。

2 未壓區(qū)鼓脹開(kāi)裂

2.1 缺陷現(xiàn)象

在進(jìn)行某地超特高壓輸電線路的檢修工作時(shí)，未壓區(qū)鼓脹現(xiàn)象在多條輸電線路的耐張線夾處均有發(fā)生，其中甚至個(gè)別嚴(yán)重到開(kāi)裂。該缺陷主要多發(fā)于截面不低于630 mm2的鋁材導(dǎo)線輸電線路中，且其使用的耐張線夾都處于倒掛或水平狀態(tài)。

2.2 原因分析

對(duì)檢修地區(qū)的耐張線夾進(jìn)行取樣分析，進(jìn)行外觀檢查、解剖試驗(yàn)與滲水試驗(yàn)。結(jié)果表明：（1）耐張線夾夾口處的導(dǎo)線存在無(wú)法恢復(fù)的松股現(xiàn)象，與DL/T 5285-2013規(guī)定相悖；（2）耐張線夾的壓接工藝與DL/T 5285-2013規(guī)定相符；（3）導(dǎo)線的單絲直徑及根數(shù)均在GB/T 1179-2008規(guī)定范圍之內(nèi)；（4）在滲水試驗(yàn)中，水流可以通過(guò)耐張線夾松股處的縫隙，流經(jīng)導(dǎo)線內(nèi)部直至耐張線夾未壓區(qū)。綜合上述，耐張線夾發(fā)生鼓脹及鼓脹到開(kāi)裂的現(xiàn)象是由于導(dǎo)線壓接后存在縫隙，導(dǎo)致雨雪天氣時(shí)雨水通過(guò)縫隙流入到耐張線夾未壓區(qū)中，之后累積在耐張線夾未壓區(qū)的水在低溫天氣凍結(jié)成冰，使耐張線夾未壓區(qū)發(fā)生鼓脹甚至鼓脹到開(kāi)裂。

2.3 補(bǔ)救與預(yù)防

由于耐張線夾鼓脹程度有大有小，補(bǔ)救措施也有所區(qū)別。對(duì)于鼓脹程度較小的耐張線夾，只要在其未壓區(qū)頂部鉆一個(gè)直徑為6 nm的孔以排空其中累積的雨水，再用黃油槍向孔內(nèi)注滿電力脂，最后用直徑為6 nm的鉚釘將孔密封即可。對(duì)于鼓脹程度較為嚴(yán)重的耐張線夾，應(yīng)在其未壓區(qū)外加一個(gè)鋁襯管，再于各個(gè)縫隙中注滿電力脂。對(duì)于處在倒掛狀態(tài)的耐張線夾進(jìn)行外徑側(cè)量、外觀檢查以及X射線檢測(cè)等步驟[3]。對(duì)于產(chǎn)生鼓脹現(xiàn)象的耐張線夾同塔同側(cè)的正常耐張線夾也要在其未壓區(qū)頂部鉆一個(gè)直徑為6 nm的孔，再用黃油槍向孔內(nèi)注滿電力脂，最后用直徑為6 nm的鉚釘將孔密封。

3 引流板變形開(kāi)裂

3.1 缺陷現(xiàn)象

在檢修某地超特高壓輸電線路的過(guò)程中，觀察到數(shù)條輸電線路的耐張線夾引流板產(chǎn)生缺陷，主要表現(xiàn)為變形和開(kāi)裂。該缺陷皆發(fā)生在引流板材質(zhì)牌號(hào)為1100、鋤頭型的耐張線夾上。此現(xiàn)象在截面分別為630nm2、720nm2、800nm2的鋁材導(dǎo)線均有發(fā)生，常見(jiàn)于沿海臺(tái)風(fēng)多發(fā)地區(qū)。

3.2 原因分析

為找出耐張線夾引流板產(chǎn)生缺陷的原因，取多處引流板發(fā)生開(kāi)裂的耐張線夾與未失效的耐張線夾作為樣本，對(duì)這些樣本進(jìn)行外觀檢查、滲透檢查、金相分析、掃描電子顯微鏡和能譜分析等檢測(cè)[4]。結(jié)果如下：（1）利用立體顯微鏡進(jìn)行外觀檢查，發(fā)現(xiàn)引流板的裂紋處在其折角處，且在兩個(gè)截面的轉(zhuǎn)角處，裂紋具有一定深度，可以從裂紋處窺見(jiàn)引流板內(nèi)部有少許銹蝕痕跡的存在，細(xì)裂紋平行于主裂紋沿晶擴(kuò)展開(kāi)來(lái)，其源頭和終點(diǎn)均在引流板內(nèi)部；（2）利用滲透檢查可知，發(fā)生引流板變形開(kāi)裂的耐張線夾存在裂紋、氣孔、孤坑、焊縫裂縫等幾種不同程度的缺陷；（3）金相分析可得，無(wú)論是引流板發(fā)生開(kāi)裂的耐張線夾，還是未失效的耐張線夾，它們的金相組織均呈α相，且晶界較粗糙，易形成小缺陷，這些小缺陷聚在一起便會(huì)形成裂紋，加以擴(kuò)展延伸，就會(huì)導(dǎo)致引流板內(nèi)部形成了許多裂紋孔洞缺陷；（4）維氏硬度平均值在31 kg/mm2左右；（5）應(yīng)用掃描電子顯微鏡和能譜分析對(duì)母材進(jìn)行檢測(cè)，母材牌號(hào)1100，主要為鋁成分，能譜分析中母材的主材質(zhì)為Al，另外還有C、Si存在于其中，標(biāo)識(shí)與檢測(cè)結(jié)果基本一致，符合GB/T 3190-2008的要求；（6）應(yīng)用掃描電子顯微鏡和能譜分析對(duì)裂紋進(jìn)行檢測(cè)，得出裂紋的主材也是Al，另外還存在C、O、F、Si、Fe等元素，其中F因侵蝕被帶入其中，而O則是引流板開(kāi)裂之后的氧化產(chǎn)物殘留，除此之外，沒(méi)有發(fā)現(xiàn)其他可能導(dǎo)致腐蝕的成分，由于F和O是在開(kāi)裂之后才存在的，因此可以排除開(kāi)裂是由腐蝕引起的。

綜上，不管是引流板發(fā)生開(kāi)裂的耐張線夾，還是未失效的耐張線夾，其引流板內(nèi)部均有裂紋，由于本身材質(zhì)與擠壓鍛造工藝的原因，其自身力學(xué)性能也較差，在導(dǎo)線和耐張線夾拉力和沿海臺(tái)風(fēng)多發(fā)區(qū)如此強(qiáng)的風(fēng)力作用下，內(nèi)部晶界缺陷不斷擴(kuò)展，裂紋不斷延伸，最終導(dǎo)致了開(kāi)裂現(xiàn)象的產(chǎn)生。

3.3 補(bǔ)救與預(yù)防

將引流板變形開(kāi)裂的耐張線夾更換成材質(zhì)牌號(hào)為1050 A；加大檢查力度，及時(shí)發(fā)現(xiàn)耐張線夾引流板的變形開(kāi)裂現(xiàn)象并對(duì)其進(jìn)行補(bǔ)救措施。在耐張線夾的設(shè)計(jì)與制作過(guò)程中，應(yīng)嚴(yán)格把控耐張線夾引流板的質(zhì)量，使其受力能力增強(qiáng)，使用壽命延長(zhǎng)。

4 結(jié)語(yǔ)

本文僅對(duì)本次檢修中耐張線夾出現(xiàn)的彎曲變形、未壓區(qū)鼓脹開(kāi)裂與引流板變形開(kāi)裂等新問(wèn)題進(jìn)行了分析，找到產(chǎn)生問(wèn)題的關(guān)鍵所在，提出相關(guān)的應(yīng)對(duì)措施。隨著耐張線夾使用時(shí)間越來(lái)越長(zhǎng)，會(huì)有更多的新缺陷隨之而來(lái)，應(yīng)沉著冷靜，理性分析缺陷產(chǎn)生的癥結(jié)所在，并對(duì)癥下藥。應(yīng)加強(qiáng)檢修工作，及時(shí)對(duì)產(chǎn)生缺陷的耐張線夾進(jìn)行補(bǔ)救措施，對(duì)于能夠正常進(jìn)行工作的耐張線夾也不能掉以輕心，應(yīng)加強(qiáng)預(yù)防工作，將可能威脅到輸電線路正常運(yùn)行的潛在隱患掐死在搖籃里。同時(shí)，應(yīng)努力提高耐張線夾的設(shè)計(jì)水平與制作工藝，使用高質(zhì)量高要求的耐張線夾不僅會(huì)延長(zhǎng)耐張線夾的使用壽命，還能夠減輕檢修工作的工作量。