輸變電金屬材料部件失效分析與對策

摘 要：城市化以及工業化的快速發展，使得電能在社會中的作用日益重要起來。然而，輸變電金屬材料部件在長期的運用過程中，難免會有失效的現象發生，這對于輸變電的安全運行造成不利的影響，對電網供電的可靠性以及穩定性、電網設備的健康狀態等造成了威脅。文章首先闡明輸變電金屬材料部件失效的研究意義；其次，分析了輸變電金屬材料部件失效的分類以及失效原因分析；最后，針對失效原因提出防范措施。

關鍵詞：輸變電；金屬材料；部件失效；原因分析；解決方法

輸變電金屬材料的使用貫穿于電網構建的整個過程，包括線路的連接、電能的傳遞等等。當輸變電的金屬材料部件失效時，就會使得設備的效能大大降低，嚴重情況下會造成電網癱瘓，并對電網的穩定性以及安全性也會造成很大影響。

1 輸變電金屬材料失效研究的意義

金屬材料的失效是肯定會發生的，只是出現時間早晚的關系。研究金屬部件的失效問題是一種逆向思維，它有助于研究預防失效方法的工作的展開。其研究意義具體表現為：首先，它能夠有效減少金屬失效現象的發生，在一定程度上有助于設備性能的提高，避免因頻繁更換零件而造成的經濟損失；其次，能夠幫助維修人員改善維修技術，提高設備維修的質量；再次，對于失效故障的判斷以及金屬部件使用期限提供了可靠的依據；最后，可為其技術改進提供了研究的方向以及方法，是技術改進的重要推動力。

2 輸變電金屬材料部件失效原因分析

輸變電金屬材料部件主要包括變電站的金屬部件、輸電線路的金屬部件以及導線、輸電鐵塔等。這些金屬材料部件都存在因不同原因導致的失效現象，具體表現為：

2.1 變電站失效現象分析

變電站金屬部件失效主要表現在：隔離開關操作不當；斷路器的部分零件如推桿的質量不合格或者安裝方式不正確；銅鋁過渡板因外力或者內力作用失效，如在安裝的過程中，由于方式不正確或者用力過大，會導致該銅鋁過渡板產生一些細小的裂紋，使得該零部件在長期的風力等外力作用下，其裂縫會逐漸增大，最終發生零部件斷裂發生。當然，由于該零部件的焊接面較小，也會導致在其發生彎折現象時，會沿著焊接面產生裂縫，這均會導致銅鋁過渡板的功能失效。

2.2 輸電線路金屬材料部件的失效現象分析

輸電線路金屬部件失效主要體現在：間隔棒在制造過程中，中間混入氣泡，導致在使用過程中，其里面的氣泡發生膨脹或者突然擴展，使得間隔棒斷裂；當然，線路的金屬部件因各種原因發生變形、斷裂、磨損等，都會導致其功能受損或者完全失效；輸電導線失效主要是由于其質量問題，即在生產時，導線的單質鐵以及硅等雜質含量超標，導致鋁的純度下降，影響了導向傳輸電能的穩定性。

2.3 輸電鐵塔失效現象分析

輸電鐵塔的失效主要體現在：部分部件制作工藝不規范，導致鐵塔的強度下降，容易發生部分斷裂；鐵塔的部分桿上面承載的線路過多，超出了其自身的承載重量范圍，導致其在使用過程中，很容易發生斷裂。

3 輸變電金屬部件失效分類

輸變電金屬材料部件如變電站、輸電線路、輸電鐵塔的失效，究其原因可以分為以下幾類：

3.1 因變形造成的失效

變形失效是指輸變電的金屬部件在使用過程中，其受力或者彎折超過了該部件的受力范圍或者最大彈性變形限度，導致該部件的形狀或者尺寸發生過度變形而失效。其失效的主要原因是：因部分零部件自身重量過大，由于位置放的不是特別恰當而發生變形；零部件在設計時，考慮不夠全面，安全度不高，也是零部件發生變形的重要原因之一。

3.2 因疲勞而失效

疲勞失效與零件產生的交變應力有關。交變應力就是指零部件在工作過程中，長時間的進行循環載荷，從而使零部件內部產生的一種應力。在這種應力的作用下零部件發生的斷裂稱之為疲勞斷裂。科學研究表明，在某種情況下，零部件可能也會因應交變力而突然斷裂，這就是疲勞失效。該現象發生的原理為：金屬部件的尺寸大小突然發生變化而導致交變應力集中與某一位置，從而使金屬部件產生細小裂縫，在交變應力長時間持續的作用下，這些細小的裂紋會逐漸的增大，相互之間發生連接，從而產生大的裂紋，直至裂紋過大而導致金屬部件斷裂。如：銅鋁過渡板的焊接面發生斷裂就是疲勞失效現象。

3.3 因腐蝕而失效

這是由于金屬部件長時間受到周圍環境中帶有腐蝕性質的物質的影響，而出現質量變輕、材料外形被破壞或者部件部分缺失等，導致金屬部件失效。如酸雨天氣，輸電鐵塔的某些金屬部件會因酸雨的腐蝕而失效。

3.4 磨損失效

引起磨損失效一般有三個原因：一是該零件的所使用的材料本身不耐磨損；二是金屬零件的工作狀態，即長時間處于摩擦狀態；三是由于操作不當或者安裝方式不恰當所引起的磨損。

4 對輸變電金屬部件失效現象的防范

針對上述輸變電金屬材料部件失效的現象分析結果，進一步提出防范措施：

4.1 變電站失效現象防范

對于隔離開關，應定期檢查，并且對焊接部位、操作頻繁或者磨損部位進行重點檢查，當發現變形或者裂縫現象時，必須及時進行零部件的替換；對于銅鋁過渡板，首先在制作過程中，應該使用正確的、精確的制作工藝。其次，在安裝的過程中，要注意使用正確的安裝方法，避免因用力過大而產生裂紋。

4.2 輸電線路金屬材料部件的失效防范

對于輸電線路金屬材料部件方面，首先，在采購零件之前，必須進行產品檢驗，將不合格的產品排除在外。同時，在使用之前，安檢人員還應采用抽樣測驗等方式，對這些零部件進行關于性能方面的二次測驗，使用雙重關卡對零部件的質量進行把關；其次，為了降低施工過程中因方式不當而造成零部件失效的頻率，技術人員應規范其安裝方法，嚴禁大力敲打等不規范行為；最后，在定期維修過程中，應著重檢查風口以及使用時間較長的線路，對于老化線路應及時更換。

對于導線，主要在于加強其制作工序的監督，最大限度的降低鋁線中的雜質含量。同時，在采購之前，必須進行質量檢測。

4.3 輸電鐵塔失效防范

針對輸電鐵塔失效現象，首先在修建鐵塔時，必須按照國家相關部門對于鐵塔修建的規定進行，不能主觀臆斷，按個人想象修建；其次，在修建過程中，必須注重細節，對于容易發生腐蝕、斷裂的地方，加強防護。同時，在修建之前，必須設計科學合理的結構方案；最后，必須重視對于修建鐵塔的材料的監測，嚴格禁止使用不合格的材料以及偷工減料現象的出現。

5 結束語

電能被廣泛應用于社會的各個方面，其在人們的日常生活中占有重要地位。但是，在電能的運輸過程中，經常會因輸變電金屬材料部件的失效而導致電網不穩，甚至停電。究其原因，是由于零部件自身質量不過關、安裝操作方法不當引起。因此，為了減少輸電金屬材料部件失效現象的發生，必須加強對金屬部件的安全測驗，提高使用零件的質量。同時，規范安裝以及操作方法，減少因人為失誤產生的失效現象。

參考文獻

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