特/超高壓變電站耐張線夾引流板開(kāi)裂原因分析

蓋海龍，莊燕飛，盛 禎，呂婷婷，肖 輝

(國(guó)網(wǎng)山東省電力公司檢修公司，山東 濟(jì)南 250118)

0 引言

耐張線夾是特/超高壓變電站重要金具之一，通常采用鋁或鋁合金制件，用于固定導(dǎo)線，并將導(dǎo)線掛至耐張串組或桿塔上；它既承受導(dǎo)線間或?qū)Ь€與絕緣子串之間的張力，又要承受一次通流回路電氣負(fù)荷，對(duì)特/超高壓電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行起著非常重要的作用。耐張線夾發(fā)生斷裂，會(huì)造成較為嚴(yán)重的電網(wǎng)事故，甚至是大面積停電事故。

1 特/超高壓變電站耐張線夾現(xiàn)狀

2015年4月，山東電力檢修公司對(duì)±660 kV銀東直流線路進(jìn)行年度檢修，在安裝過(guò)程中發(fā)現(xiàn)NY-1000/45B型耐張壓接管的引流板(材質(zhì)為ZL102鑄造鋁合金)發(fā)生斷裂，如圖1所示。

圖1 銀東直流用耐張壓接管引流板斷裂形貌

2016-06-10，1 000 kV泉城變電站在設(shè)備竣工驗(yàn)收過(guò)程中，山東電力檢修公司驗(yàn)收人員發(fā)現(xiàn)站內(nèi)NY1600 K2型耐張線夾的引流板在結(jié)構(gòu)變化處存在裂紋。隨即對(duì)1 000 kV泉城變電站1 000 kV側(cè)和500 kV側(cè)所有耐張線夾進(jìn)行排查，發(fā)現(xiàn)1 000 kV側(cè)NY1600 K2型耐張線夾有33只引流板存在裂紋(共96只)，500 kV側(cè)NY1440型耐張線夾有18只引流板存在裂紋(共24只)。裂紋位置如圖2所示，裂紋形貌如圖3所示。

圖2 裂紋位置

圖3 1 000 kV泉城站耐張線夾裂紋形貌

2016-09-20，某電科院對(duì)500 kV金多站竣工驗(yàn)收時(shí)，抽檢500 kV文多線C相2只NY1440型耐張線夾，發(fā)現(xiàn)引流板均存在裂紋缺陷(引流板為鑄造鋁件)，裂紋長(zhǎng)度分別為33 mm和25 mm。耐張線夾裂紋位置如圖4所示，裂紋形貌如圖5所示。

圖4 500 kV金多站耐張線夾開(kāi)裂位置

圖5 500 kV金多站耐張線夾開(kāi)裂形貌

2 耐張線夾引流板開(kāi)裂原因分析

2.1 宏觀檢查和滲透探傷檢驗(yàn)

2016-05-25，山東電力送變電公司將開(kāi)裂線夾樣品送往山東電力電科院進(jìn)行檢測(cè)，所送樣品一件為安裝后的開(kāi)裂引流板(編號(hào)為1號(hào))，另一件為備品(編號(hào)為2號(hào))，該批次耐張線夾的引流板材料均為鑄造鋁合金。

該電科院對(duì)1號(hào)樣品進(jìn)行宏觀檢查，發(fā)現(xiàn)耐張線夾開(kāi)裂部位位于引流板結(jié)構(gòu)變化臺(tái)階處，裂紋長(zhǎng)度約100 mm，如圖6所示。

對(duì)2號(hào)樣品進(jìn)行滲透探傷，發(fā)現(xiàn)在引流板結(jié)構(gòu)變化臺(tái)階處同樣存在裂紋，裂紋長(zhǎng)度約15 mm，如圖7所示。根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)DL/T 768.5—2002《電力金具制造質(zhì)量 鋁制件》第5.3.1條“鋁制件表面應(yīng)光潔，不允許存在冷隔、可見(jiàn)裂紋”和第5.3.4條“鑄鋁件的重要部位不允許有縮孔、氣孔、砂眼、渣眼、飛邊等缺陷”的規(guī)定，判定該耐張線夾引流板制造質(zhì)量不合格。

圖6 1號(hào)耐張線夾樣品開(kāi)裂形貌

圖7 2號(hào)耐張線夾樣品裂紋形貌

2016-06-11，在1 000 kV泉城站檢測(cè)了2件耐張線夾樣品，一件為安裝后開(kāi)裂的引流板(編號(hào)為3號(hào))，另一件為備品(編號(hào)為4號(hào))。對(duì)3號(hào)樣品的宏觀檢查結(jié)果為：開(kāi)裂部位與1號(hào)樣品相同，位于引流板結(jié)構(gòu)變化臺(tái)階處，裂紋長(zhǎng)度約為70 mm。對(duì)4號(hào)耐張線夾樣品進(jìn)行了滲透探傷，發(fā)現(xiàn)在引流板結(jié)構(gòu)變化臺(tái)階處存在裂紋，裂紋長(zhǎng)度約8 mm；引流板表面局部存在較為密集的疏松缺陷，如圖8所示，裂紋長(zhǎng)度最大約15 mm。根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)DL/T768.5—2002《電力金具制造質(zhì)量 鋁制件》第5.3.1條和第5.3.4條的規(guī)定，該耐張線夾引流板制造質(zhì)量不合格。

現(xiàn)場(chǎng)對(duì)1，3號(hào)樣品進(jìn)行裂紋深度測(cè)量，1號(hào)樣品裂紋深度約為3.0 mm，如圖9所示；3號(hào)樣品裂紋深度約為2.0 mm。

圖8 4號(hào)耐張線夾裂紋和疏松形貌

圖9 1號(hào)耐張線夾裂紋深度

2.2 引流板材料化學(xué)成分分析

使用XL3t 980C合金分析儀，對(duì)1 000 kV泉城站耐張線夾引流板進(jìn)行化學(xué)成分分析，隨機(jī)選取3點(diǎn)取平均值，檢測(cè)結(jié)果如表1所示。可知，該引流板的Al含量低于標(biāo)準(zhǔn)下限值，Si含量超出標(biāo)準(zhǔn)要求的上限，引流板材質(zhì)不合格。

表1 耐張線夾引流板材料化學(xué)成分分析 %

2.3 相對(duì)電導(dǎo)率測(cè)試

采用SIGMASCOPE SMP10電導(dǎo)率測(cè)試儀測(cè)量引流板的相對(duì)電導(dǎo)率，結(jié)果為59.1 % IACS，符合使用要求。

2.4 案例比對(duì)分析

因案例中涉及的500 kV金多站耐張線夾引流板，±660 kV銀東直流線路年度檢修時(shí)發(fā)生斷裂的耐張線夾引流板以及1 000 kV濟(jì)南站耐張線夾引流板均為鑄造鋁件，為同一廠家的產(chǎn)品，且頻繁在同一位置產(chǎn)生裂紋，故應(yīng)定性為“家族性缺陷”。

3 防范措施

(1) 2016年9月，山東電力檢修公司全部更換了該批次存在嚴(yán)重缺陷的耐張線夾。新更換的耐張線夾引流板厚度為25 mm，比原裂紋線夾引流板厚5 mm，提高了耐張線夾引流板的機(jī)械強(qiáng)度。

(2) 該型號(hào)耐張線夾引流板不符合GB/T 24834—2009《1 000 kV交流架空輸電線路金具技術(shù)規(guī)范》第4.3.9條“引流板應(yīng)選用鋁純度不低于99.5 %的工業(yè)用鋁，不宜鑄造”的規(guī)定，建議對(duì)重新制作的耐張線夾，采用變形鋁制作引流板。

變形鋁的化學(xué)成分應(yīng)滿足GB/T 24834—2009《1 000 kV交流架空輸電線路金具技術(shù)規(guī)范》第4.3.9的規(guī)定和GB/T 3190—2008《變形鋁及鋁合金化學(xué)成分》的要求，其鋁含量應(yīng)不低于99.5 %。所選用的變形鋁應(yīng)符合GB/T 3880.2—2006《一般工業(yè)用鋁及鋁合金板、帶材 第2部分 力學(xué)性能》中相應(yīng)牌號(hào)機(jī)械性能的要求，且應(yīng)滿足設(shè)計(jì)單位的設(shè)計(jì)要求。

(3) 加強(qiáng)入網(wǎng)金具驗(yàn)收及投運(yùn)的全過(guò)程管理，選擇具有良好運(yùn)行業(yè)績(jī)和成熟制造經(jīng)驗(yàn)的生產(chǎn)廠家的產(chǎn)品。對(duì)于重要變電站建設(shè)項(xiàng)目所采用的耐張線夾，要加強(qiáng)對(duì)生產(chǎn)廠的制造工藝審查。當(dāng)采用鑄造鋁件制作引流板時(shí)，施工前對(duì)采購(gòu)的批次線夾要進(jìn)行抽樣金相組織分析、化學(xué)成分分析、力學(xué)性能拉伸等試驗(yàn)。

(4) 金具開(kāi)箱驗(yàn)收時(shí)，驗(yàn)收人員應(yīng)仔細(xì)審查技術(shù)資料，并逐件對(duì)金具進(jìn)行外觀檢查，一旦出現(xiàn)質(zhì)量問(wèn)題，嚴(yán)禁入網(wǎng)。

(5) 耐張線夾安裝后，應(yīng)擇機(jī)進(jìn)行外觀檢查，并利用X光無(wú)損探傷等檢測(cè)技術(shù)對(duì)耐張線夾進(jìn)行無(wú)損探傷檢測(cè)，查找內(nèi)部缺陷，避免因線夾內(nèi)部問(wèn)題導(dǎo)致導(dǎo)線斷裂而引發(fā)電網(wǎng)事故，對(duì)隱患的管控要真正做到防患于未然。

4 結(jié)束語(yǔ)

特/超高壓變電站是電網(wǎng)的樞紐，其安全運(yùn)行關(guān)乎電網(wǎng)的安全穩(wěn)定。耐張線夾作為變電站的重要金具，電網(wǎng)公司需對(duì)其入網(wǎng)質(zhì)量進(jìn)行嚴(yán)格把控，加大驗(yàn)收力度并對(duì)其運(yùn)行進(jìn)行全壽命跟蹤、檢查及維護(hù)。