一起主變高壓抱箍線夾斷裂現(xiàn)象的分析研究

尹柳　李偉歡　鄒磊　康李一　吳凡　曹杰　彭嘉軼　陳輝宇　郭舜　劉立林

摘? 要：本文介紹了一起主變高壓抱箍線夾貫穿性斷裂的事件，通過金屬成分檢測分析該抱箍線夾為黃銅材質(zhì)，并對材質(zhì)不合要求的抱箍線夾進行更換，確保主變設(shè)備安全穩(wěn)定運行。

關(guān)鍵詞：抱箍線夾，貫穿性斷裂，金屬成分檢測

1.背景

近年來，隨著長沙電網(wǎng)“630攻堅”和提升電網(wǎng)供電能力三年行動計劃的持續(xù)開展，對供電安全可靠性要求逐步提高，對電力設(shè)備金屬成分檢測越來越重視。電力設(shè)備金屬成分組成是決定設(shè)備性能的主要因素，由于金屬的選材不當(dāng)或使用不當(dāng)會造成材料的過早失效，嚴重的可能會發(fā)生重大事故。通過對金屬材料的成分進行分析，了解材料的成分，對產(chǎn)品質(zhì)量進行監(jiān)控，對于出現(xiàn)問題的產(chǎn)品進行分析，及時處理，消除設(shè)備運行隱患^[1-2]。

2.現(xiàn)場異常現(xiàn)象

長沙某35千伏變電站在巡視時檢修人員發(fā)現(xiàn)#2主變高壓側(cè)抱箍線夾A、B兩相有明顯裂紋現(xiàn)象，如圖1所示。

進一步觀察發(fā)現(xiàn)線夾裂紋從上至下完全貫通，裂紋非常明顯，判斷斷裂線夾開裂紋部位位于抱耳與接線板連接位置，方向與接觸導(dǎo)電桿所受應(yīng)力方向一致，線夾斷口較為一致，未見明顯裂紋源，屬典型的脆性斷裂，斷口處有臺階分布現(xiàn)象，屬于典型的沿晶斷裂。

3.分析處理

將此抱箍線夾進行成分檢測，檢測結(jié)果如表1，主要成分為銅、鋅，根據(jù)《加工銅及銅合金牌號和化學(xué)成分》（GB/T5231），此線夾材質(zhì)為鉛黃銅，而標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定鉛黃銅中Pb含量最高為2.5%，此材料中鉛含量超標(biāo)58.4%。

Pb在銅鋅合金中的固溶度很小，其主要存在于固熔體晶界處，晶界處的單質(zhì)Pb硬度很低，具有很強的潤滑和減磨作用，可使合金具有極高的切削性能，但是線夾中由于Pb含量超標(biāo)，導(dǎo)致晶界弱化，致使合金的力學(xué)性能下降，在螺栓緊固力的作用下變得脆度大，易斷裂。

黃銅材質(zhì)中的Zn對線夾的應(yīng)力腐蝕有加強作用。應(yīng)力腐蝕是指金屬材料在特定介質(zhì)中與拉應(yīng)力的同時作用下所產(chǎn)生的一種破裂現(xiàn)象，應(yīng)力腐蝕引起的部件失效往往無明顯預(yù)兆而突然發(fā)生脆性斷裂。當(dāng)Zn含量高于20%時，高Zn的α相及β相對應(yīng)力腐蝕十分敏感，此斷裂線夾中Zn含量到達36.38%，所以具有很強的應(yīng)力腐蝕傾向。

綜上所述，此抱箍線夾在受到螺栓緊固力時，拉應(yīng)力沿抱耳垂直分布，在周圍介質(zhì)（如潮濕空氣、腐蝕性氣體、微量NH3或SO2）作用下，腐蝕將沿應(yīng)力分布不均勻的晶粒邊界進行，由于線夾的Pb含量超標(biāo)，致使晶界弱化，在拉應(yīng)力的作用下導(dǎo)致開裂，裂紋的發(fā)展方向垂直于所受的拉應(yīng)力方向，同時拉應(yīng)力促使腐蝕介質(zhì)向內(nèi)部侵入，使腐蝕裂紋縱向發(fā)展，直至抱箍線夾斷裂。

4.建議措施

（1）根據(jù)《全過程技術(shù)監(jiān)督精益化管理實施細則》金屬專業(yè)補充規(guī)定：“變壓器套管抱箍線夾材質(zhì)銅含量不應(yīng)低于90%且導(dǎo)電率不應(yīng)低于30%IACS，不應(yīng)選用黃銅。”，應(yīng)選用T2純銅材質(zhì)。

（2）早前的變壓器上所用抱箍線夾多數(shù)為黃銅材質(zhì)，結(jié)合變壓器停電，對線夾進行金屬成分檢測，對材質(zhì)不合要求的進行更換，更換為銅含量大于90%且導(dǎo)電率不低于30%IACS的抱箍線夾。

（3）對主變壓器抱箍線夾進行全面排查，發(fā)現(xiàn)存在裂紋的立即更換，如圖2所示。

5.結(jié)論

本文主要分析了一起主變高壓抱箍線夾斷裂貫穿性斷裂的事件，通過金屬成分檢測分析該抱箍線夾為黃銅材質(zhì)，屬于產(chǎn)品質(zhì)量存在嚴重問題，并及時進行了更換。建議運維檢修人員需提前開展金屬檢測驗收，及早發(fā)現(xiàn)設(shè)備隱患，將隱患控制在設(shè)備投運前階，全力保障電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行。

參考文獻

1. 楊定乾，李偉?，陳赟. 超/特高壓均壓環(huán)抱箍固定方法研究[J].電氣工程學(xué)報，2016，32（5）：34-35.
2. 徐賢?，?吳國忠?，?包艷蓉. 變電站鋁設(shè)備線夾斷裂事故分析[J]，熱加工工藝，2012，14（4）：24-25.
3. 武家升，劉亮，李朋?. 35kV套管線夾斷裂原因分析[J].理化校驗，2015，24（2）：12-13.

作者簡介

尹柳，通訊作者，男，漢族，湖南長沙人，碩士研究生，1988年出生，中級工程師，研究方向：繼電保護，廠站自動化，智能電網(wǎng)與智能變電站，就職于國網(wǎng)湖南省電力公司長沙供電分公司變電檢修室。