某水電站500 kV線路均壓環(huán)裂紋缺陷原因探討

熊 榮，徐青彪，李冬生，劉 銳

(國電大渡河檢修安裝有限公司，四川 樂山 614900)

均壓環(huán)普遍存在于超高壓線路中，它能改善高壓線路絕緣子周圍的電場分布，防止超高壓絕緣子出線電暈、劣化，起到保護線路絕緣子的作用，超高壓線路均壓環(huán)體積較大，長期在大風惡劣天氣下運行，經常會發(fā)生裂紋現象，而裂紋的出現會進一步加劇均壓環(huán)的震動，進而造成更大的裂紋，甚至會出現斷裂，給線路的安全穩(wěn)定運行造成不利后果。本文通過某水電站升壓站均壓環(huán)裂紋現象進行分析論證，找出造成均壓環(huán)裂紋的原因，進而通過分析結果，采取一系列措施來處理此類缺陷。

1 現象描述

2016年10月24日10時05分，某水電站運行人員在對戶外升壓站出線設備進行巡回檢查時，發(fā)現該條線路電壓互感器均壓環(huán)發(fā)出嗡嗡的震動聲，隨即通知檢修人員，對該條線路均壓環(huán)進行開票檢查。檢修人員利用高清望眼鏡及攝像機對該條線路進行了檢查，發(fā)現該條線路A相電壓互感器均壓環(huán)出現輕微裂紋。同時伴隨著出線場風力的增大，該均壓環(huán)會發(fā)出嗒嗒聲，持續(xù)時間約為4～5 min，當風力減弱時，均壓環(huán)的震動聲也會隨之消失。11月10日，在對該條線路年檢時，對發(fā)出異響的均壓環(huán)進行檢查，發(fā)現該均壓環(huán)焊接部分出現裂紋，均壓環(huán)支撐筋出現斷裂。均壓環(huán)裂紋情況如圖1，均壓環(huán)支撐筋斷裂情況如圖2。

圖1 均壓環(huán)裂紋情況

圖2 均壓環(huán)支撐筋斷裂情況

2 裂紋原因分析

2.1 均壓環(huán)裂紋的初步分析

通過對均壓環(huán)進行全面檢查，發(fā)現出現裂紋的地方都分布在均壓環(huán)支撐筋固定樁與均壓環(huán)焊接部分，具體裂紋情況如圖3、圖4。

圖3

圖4

仔細觀察均壓環(huán)裂紋處，會發(fā)現裂紋均是從焊縫處開始發(fā)展的，進而排除其被空中物體撞擊造成的可能性；同時在均壓環(huán)裂縫處，發(fā)現有水流出，初步判斷水是由于均壓環(huán)出現裂紋后，遭遇降雨天氣，雨水通過裂縫進入均壓環(huán)本體內，雨水進入均壓環(huán)內，會增加均壓環(huán)的重量，由于500 kV強大的磁場，會對重量增加的均壓環(huán)產生強大的電磁力，該電磁力會同峽谷內的疾風，對均壓環(huán)產生強大的沖擊力，在該沖擊力的作用下，一方面會增加裂縫的深度與廣度，另一方面會增加均壓環(huán)筋條的承受力，如此一來，就會造成惡性循環(huán)，持續(xù)增大的裂縫會進一步加大均壓環(huán)支撐筋的承載力。同時，均壓環(huán)支撐筋固定螺栓孔徑過大，造成支撐筋受力面積過小，承載力不足，當沖擊力大于支撐筋最大承受力時，支撐筋隨之斷裂。綜上所述，均壓環(huán)在長期惡劣環(huán)境中運行，由于其制造工藝、材料、結構等因素，加上長期遭受的風力、電磁力等疲勞載荷作用，是造成均壓環(huán)裂紋、支撐筋斷裂的主要原因。

2.2 均壓環(huán)制造工藝及材料分析

該水電站升壓站均壓環(huán)都是采用的鋁合金圓管型，出現裂紋的電壓互感器均壓環(huán)是由厚度為3 mm的鋁合金圓管以及6 mm的支撐筋組成，如5所示。

圖5 鋁合金圓管型均壓環(huán)

這種均壓環(huán)是通過支撐筋與螺栓連接固定到絕緣子支柱上的，而均壓環(huán)圓管與支撐筋之間存在焊接的螺栓孔支柱，由于焊接工藝原因，常常在焊接處出現不同程度微小裂縫，在長期惡劣環(huán)境下運行后，細微的裂縫會被放大，進而造成均壓環(huán)開裂。

2.3 均壓環(huán)結構及安裝工藝分析

在結構上，該類型的均壓環(huán)主要受力部位是在均壓環(huán)支撐筋與螺栓連接處，而支撐筋與絕緣支柱連接處受力最大，該處除了承受均壓環(huán)自身的額重量外，還要承受均壓環(huán)由于電磁場、風等造成的均壓環(huán)振動，通過觀察，出現裂紋的均壓環(huán)支撐筋螺栓孔明顯比其他完好的均壓環(huán)大，過大的螺栓孔會造成支撐筋實際受力面積大大減小，進而造成支撐筋與螺栓連接部位所承受的壓力變大，造成支撐筋斷裂。在安裝工藝方面，均壓環(huán)安裝過程中，如均壓環(huán)發(fā)生碰撞、被踩踏等事件，會對均壓環(huán)的安全穩(wěn)定運行造成隱患。

圖6 均壓環(huán)筋條螺栓孔

3 處理方法

鑒于均壓環(huán)在高壓線路中的重要性，以及出現裂紋的危害性，在運行維護時，要加強定期對出線設備均壓環(huán)的巡回檢查，特別是運行工況惡劣的變電站，更要加強對運行年限長的均壓環(huán)進行跟蹤巡查，做到及早發(fā)現、及時處理。

鑒于對均壓環(huán)裂紋原因的分析，可以從制造工藝、使用材料、結構、安裝方法等方面對均壓環(huán)進行改進，如增加均壓環(huán)管壁厚度、支撐筋厚度，縮小支撐筋螺栓孔徑，加大支撐筋固定樁面積，嚴格焊接工藝及安裝方法，確保均壓環(huán)良好的運行狀態(tài)。