一例110kV線夾斷裂原因分析

劉國(guó)輝 余立平 尉 謙 皇甫武軍 王精華

（國(guó)網(wǎng)洛陽(yáng)供電公司 河南洛陽(yáng) 471000）

一例110kV線夾斷裂原因分析

劉國(guó)輝 余立平 尉 謙 皇甫武軍 王精華

（國(guó)網(wǎng)洛陽(yáng)供電公司 河南洛陽(yáng) 471000）

文章通過(guò)對(duì)一例110kV線夾斷裂情況進(jìn)行分析，得出了導(dǎo)致故障發(fā)生的原因是由于材質(zhì)缺陷，制造工藝不良，運(yùn)行環(huán)境等影響造成。本文針對(duì)此原因制定了相應(yīng)的應(yīng)對(duì)策略，保障設(shè)備和電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行，并取得了良好的效果，對(duì)于防范類似故障的發(fā)生以及處理等具有一定的借鑒意義。

刀閘；線夾；斷裂

前言

110kV線夾發(fā)生斷裂，給電網(wǎng)安全生產(chǎn)帶來(lái)危害，使安全存在嚴(yán)重隱患，現(xiàn)介紹一例110kV線夾發(fā)生故障斷裂，分析斷裂的原因，以及提出改進(jìn)防范措施。

1 110kV線夾斷裂情況

2012年1月15日，**變110kV朝東線試運(yùn)行，期間在母線倒閘操作過(guò)程中110kV朝旭1北刀閘B相引線線夾斷裂，隨后對(duì)朝旭線停電，更換了朝旭1北刀閘三相引線，恢復(fù)正常運(yùn)行。

設(shè)備基本情況：朝旭1北刀閘為長(zhǎng)沙高壓開(kāi)關(guān)有限公司生產(chǎn)的GW5-126ⅢDW型刀閘，2005年11月份出廠，2006年4月投入運(yùn)行，母線引下線刀閘側(cè)線夾為SYG-300B型銅鋁過(guò)渡線夾。

2 線夾斷裂技術(shù)分析

2.1 銅鋁過(guò)渡線夾

銅有良好的導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性和抗腐蝕性能，但是銅較為貴重，不便大量使用，鋁可以代替銅作為導(dǎo)電材科，性能上，鋁的導(dǎo)電率約為銅的60%，鋁的比重小，約為銅的1/3，綜合考慮，相同的導(dǎo)電需求，鋁的投資要比銅少60～70%。所以在電力運(yùn)行方面就有很多銅與鋁連接的情況，這就出現(xiàn)了銅鋁過(guò)渡設(shè)備線夾。

銅鋁過(guò)渡線夾經(jīng)常的失效方式就是焊接結(jié)構(gòu)的斷裂。由于銅鋁設(shè)備線夾的焊接方式與運(yùn)行特性讓焊接面直接承受拉力，而且焊接截面又比較小，所以發(fā)生斷裂的幾率較高。鋁與銅的焊接，屬于異種金屬的焊接。它們的焊接要比鋁本身的焊接困難還要大。這是因?yàn)殇X與銅的冶金特點(diǎn)和它們之間存在的物理、化學(xué)性能的巨大差異所造成的。鋁的熔點(diǎn)比銅的約低一倍。在焊接中，當(dāng)鋁已熔化，銅卻保持固體狀態(tài)。當(dāng)銅開(kāi)始溶化，而鋁已熔化很多了。這就使鋁的損耗量大大超過(guò)銅。銅和鋁熔合之后容易形成鋁與銅的合金。其中一類稱為金屬化合物，如CuAl2及CuAl4等，這類化合物硬而脆、導(dǎo)電性能特別差，性能上無(wú)法滿足機(jī)械性能和電氣性能上的要求，而且有熱裂傾向。

2.2 本次斷裂分析

2.2.1 材質(zhì)

朝旭1北刀閘側(cè)線夾采用為SYG-300B型銅鋁過(guò)渡線夾，線夾銅鋁過(guò)渡處采用閃光對(duì)焊進(jìn)行焊接形成銅鋁過(guò)渡板。此次B相線夾斷裂部位位于銅鋁過(guò)渡的熔合線部位，觀察斷面其結(jié)合面已不足1/5，主要位于斷面邊沿處，斷面處有輕微銅銹出現(xiàn)，線夾斷口明顯分為兩個(gè)部分，顏色光亮部分和顏色較暗部分，可以推斷出，兩個(gè)區(qū)域并非同一時(shí)間形成，顏色較暗部分已經(jīng)氧化，最近的斷裂行為發(fā)生在顏色光亮部分，在線夾斷裂前結(jié)合強(qiáng)度已嚴(yán)重不足，是在運(yùn)行中產(chǎn)生的斷裂缺陷。

2.2.2 制造工藝

朝旭1北刀閘線夾B相線夾斷裂面顏色較暗，鋁材一側(cè)斷面存在氧化現(xiàn)象，說(shuō)明在焊接前鋁已經(jīng)生成氧化膜，而且由于焊接時(shí)頂煅壓力不夠，使溶化的焊材未及時(shí)擠出焊縫造成未焊合和焊瘤。觀察斷面，有鋁材在高溫下氧化產(chǎn)生的氧化鋁滯留在焊縫中形成的所謂的“夾渣”現(xiàn)象，致使結(jié)合強(qiáng)度不足。銅材一側(cè)僅有薄薄一層焊料，銅鋁之間焊接沒(méi)有充分熔合，即焊接未焊透，焊接質(zhì)量不高。

2.2.3 外力影響

朝旭1北刀閘B相下引線長(zhǎng)度較長(zhǎng)，正常狀態(tài)較為松弛，在分閘狀態(tài)下，線夾與導(dǎo)線之間角度大于30°，在遇到大風(fēng)天氣引線擺動(dòng)幅度較大，在線夾切線方向產(chǎn)生剪應(yīng)力，在間歇式風(fēng)擺形成的應(yīng)力長(zhǎng)期作用下易導(dǎo)致線夾銅鋁結(jié)合面產(chǎn)生裂紋，裂紋處成為疲勞源，最終導(dǎo)致線夾裂縫增大直至斷裂。

2.2.4 運(yùn)行條件

觀察線夾斷面有銅銹出現(xiàn)，而銅鋁過(guò)渡線夾在產(chǎn)生裂紋后，如果遇到雨水天氣，會(huì)在裂縫處產(chǎn)生電解液，引起嚴(yán)重的電化學(xué)腐蝕，這些腐蝕的產(chǎn)物的導(dǎo)電性能一般都相對(duì)較差，從而引起過(guò)渡線夾發(fā)熱，腐蝕加劇，形成惡性循環(huán)，導(dǎo)致裂紋越來(lái)越大。

2.2.5 人員原因

年度技術(shù)監(jiān)督檢查時(shí)曾要求加強(qiáng)對(duì)線夾運(yùn)行狀態(tài)的監(jiān)測(cè)工作，進(jìn)行周期性的專項(xiàng)治理排查，而后由于種種原因，此項(xiàng)行動(dòng)沒(méi)有堅(jiān)持下來(lái)，在隱患治理排查方面留下一定的真空地帶。運(yùn)行及檢修人員在對(duì)設(shè)備進(jìn)行正常巡視過(guò)程中，由于線夾位置相對(duì)較高，且線夾采用垂直位置安裝，不易觀察到在銅鋁結(jié)合部位產(chǎn)生裂紋，導(dǎo)致隱患排查不徹底，最終演變?yōu)槲＜比毕荨?/p>

沒(méi)有落實(shí)設(shè)備責(zé)任人制度，日常巡視不認(rèn)真，對(duì)設(shè)備線夾不夠重視，操作刀閘時(shí)只重視檢查刀閘設(shè)備，未檢查到即將斷裂的設(shè)備線夾。

2.3 原因定性

綜合以上分析，我們認(rèn)為，此次朝旭1北刀閘B相線夾斷裂的主要原因?yàn)榫€夾質(zhì)量不合格，線夾在焊接時(shí)銅材和鋁材并未緊密焊合，在運(yùn)行與操作過(guò)程中，線夾的銅鋁過(guò)渡部分受到集中應(yīng)力的影響，使得未焊合的焊縫不斷加大，并且在電化學(xué)腐蝕的持續(xù)作用下愈演愈烈，最終發(fā)展為線夾在操作時(shí)無(wú)法抗拒導(dǎo)線的拉扯，導(dǎo)致斷裂。

3 目前采取的措施和對(duì)下一步工作如何開(kāi)展的建議

（1）對(duì)同類型設(shè)備線夾進(jìn)行全面排查，下一步將針對(duì)銅鋁過(guò)渡線夾做專項(xiàng)排查，停電操作前先檢查線夾情況，堅(jiān)決杜絕類似故障的再次發(fā)生。

（2）將該變電站110kV安裝同類型線夾的設(shè)備列入年度計(jì)劃，將銅鋁過(guò)度線夾全部更換。

（3）結(jié)合設(shè)備停電預(yù)試、檢修等工作，加強(qiáng)對(duì)設(shè)備線夾、接頭的檢查，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題及時(shí)更換，并逐步完成將銅鋁過(guò)渡線夾更換為全鋁線夾的工作。

（4）加強(qiáng)設(shè)備巡視管理，提高巡視質(zhì)量，對(duì)于故障易發(fā)點(diǎn)設(shè)立專項(xiàng)巡視檢查制度，并做好記錄。

（5）加強(qiáng)紅外測(cè)溫管理，對(duì)于出現(xiàn)裂紋的線夾易于出現(xiàn)發(fā)熱現(xiàn)象，能夠在紅外成像上有所反映，對(duì)于防范事故的發(fā)生有重要作用。

[1]田澤.某110kV變電站隔離開(kāi)關(guān)線夾斷裂原因分析[J].湖北電力，2015（12）.

[2]呂占杰.110kV輸電線路耐張線夾故障診斷[J].云南電力技術(shù)，2014（8）.

[3]盧振宇.500kV變電站SSY型設(shè)備線夾斷裂分析[J].廣東電力，2015（3）.

TM07

A

1004-7344（2016）26-0101-01

2016-9-1

劉國(guó)輝（1979-），男，高級(jí)工程師，從事電網(wǎng)運(yùn)維管理工作。

余立平（1971-），男，高級(jí)工程師，技師，研究生，主要從事配電運(yùn)維管理、故障搶修、配網(wǎng)不停電管理工作。

尉謙（1982-），男，工程師，主要從事配網(wǎng)運(yùn)維管理工作。

皇甫武軍（1982-），男，工程師，主要從事配網(wǎng)運(yùn)維管理、配網(wǎng)不停電作業(yè)管理工作。

王精華（1978-），男，政工師，主要從事培訓(xùn)管理工作。