（2、中国电建成都电力金具有限公司，四川 成都，610100）
摘要：针对某±800kV直流输电线路运行过程中耐张线夹内导线钢芯断裂事故，通过外观检查、材质成分分析、金相组织分析、扫描电镜( SEM)、强度测试、压接模拟试验等对事故原因进行了分析。结果表明该钢芯断裂失效类型属于拉伸过载断裂；不当的压接工艺导致的钢芯残余有拉伸预应力，在服役载荷和低频交变的风载和覆冰载荷的共同作用下，导致钢芯发生断裂。针对问题提出相应的预防措施，避免类似情况发生。 关键词：直流输电；耐张线夹；钢芯断裂；预防措施
0 引言
耐张线夹是输电线路中常见的金具之一，用来将导线或避雷线固定在非直线杆塔的耐张绝缘子串上，对输电线路安全稳定运行起重要作用。本文针对一起耐张线夹内导线钢芯断裂事故进行分析，出事故原因，提出相应的预防措施，避免类似的事故发生。
1 事故概况
输电线路覆冰
某±800kV特高压直流输电工程于2018年5月投入运营。在2019年3月的一次定期巡检过程中，使用便携式X 射线机检测到某基塔大号侧的四根上扬耐张线夹的铝管内钢芯发生断裂，断裂处均位于耐张线夹铝管的不压接区。 事故点为六分裂导线。导线采用铝包钢芯铝绞线JL/LB1A-720/50，导线外径为Ф36.20 mm，导线额定拉断力为167kN。耐张线夹采用注脂型耐张线夹NYZ-720-50BG，为非标金具产品。该耐张线夹为锄头型，引流板环焊在铝管上；钢锚为整体锻造，材质为Q235A，钢芯压接区设计外径为φ22mm；铝管为型材挤压管，材质为1050 A，铝管设计尺寸为φ60/φ38mm。该塔挂线点海拔高度为167.3m，无特殊气象工况。
2 工程样品检验
2.1外观检验
工程样品的铝管无明显扭曲、弯曲变形，表面无裂纹；铝管出口处导线表面无局部受损或缩径；引流板与铝管焊接部位细密平整，焊接质量符合标准要求。
2.2尺寸检验
2.2.1对边尺寸检测
根据文献[1]中要求，耐张线夹压接区六边形对边距S的最大允许值为：
S＝0.866 KD+0.2 (1)
式中：D为铝管或钢锚钢管外径；K为压接管六边形压接系数，钢芯、镀锌钢绞线、720 mm2及以下导地线压接管的K 值取0.993；720 mm2以上导地线压管的k 值取0.997。
根据耐张线夹NYZ-720/50BG尺寸设计值计算，铝管压接后的对边距的最大允许尺寸为S=51.80mm，钢锚钢管压接后对边距的最大允许尺寸为S=19.12mm。工程样品1-3#压接后六边形对边尺寸测量结果见表1，由测量结果可知，个别对边尺寸存在极小超差，考虑测量误差，压接对边尺寸基本合格。
2.2.2 压接长度尺寸检测
工程样品1-3#压接后铝管长度尺寸的测量结果见表2，其中耐张线夹不压区的设计尺寸为220mm，而实际工程样品1-3#的测量尺寸为198-202mm之间。由此可以推断，在施工过程中，环箍处实际压接长度略超过产品设计压接长度。
表1 工程样品1-3#压接区六边形对边尺寸测量结果 mm
表2 工程样品1-3#压接后铝管长度尺寸测量结果 mm
2.3 解剖观察
为观察钢芯断口情况并取样，沿着耐张线夹铝管的轴向方向剖开铝管，露出钢锚、剥开的钢芯和铝绞线部分。
宏观观察解剖后的耐张线夹，观察到以下现象：
（1）耐张线夹内防腐油脂未注满空腔，不符合施工规范；
（2）耐张线夹铝管的铝线压接区内壁以及绞线间隙内有泥水，推断可能是由于耐张线夹上扬，雨水通过绞线间隙渗入铝管内；
（3）钢芯断口位置均在耐张线夹不压区，分别位于钢锚出口处，钢芯裸露区以及铝管压接区和不压区交界处；
（4）钢芯断口有明显的颈缩现象，可初步判定为拉伸断裂；
（5）所有断裂的钢芯表面和部分钢锚钢管压接区端面均观测到有锈迹，但无严重的腐蚀坑。
3 钢芯受力分析
在本次事故中，钢芯均在铝管不压区发生断裂，但导线未从耐张线夹中滑出。对铝管不压区进行受力分析，在此处由钢芯和铝管共同承担载荷，最大可承受的理论载荷：
计算结果远大于导线的运行载荷，甚至远大于导线的额定拉断力。
从理论计算中可以得出在正常受力情况下不可能出现钢芯拉断的情况，因此推测一下两种可能性：
（1）在挂线时耐张线夹内的钢芯已经发生断裂或者残余有应力，运行过程中受到导线运行载荷的作用后发生断裂。但导线运行时受到的载荷低于铝绞线部分能承受的拉断力，因此未发生导线从耐张线夹中抽出的事故。
（2）腐蚀、局部高温或者钢芯本身的缺陷导致钢芯的抗拉强度低于要求值，导致钢芯拉伸过载断裂。
4 钢芯成分分析和单丝强度试验
铝包钢芯铝绞线JL/LB1A-720/50的钢芯材料为72A高碳盘条，化学成分要求值见表4，钢芯要求金相组织为索氏体，抗拉强度要求>1273MPa。
4.1 化学成分分析
采用光谱仪对工程样品2#中的钢芯的化学成分进行了分析，测试结果见表3。
表3 钢芯化学成分分析
4.2金相组织分析
从工程样品2#中断裂钢芯上截取样品，观察了横截面与纵截面金相组织，金相分析。
4.3 单丝强度试验
选取工程样品1#铝线压接处的钢芯单丝和新导线的钢芯单丝进行了单丝强度试验，试验结果如表4。
表4 单丝强度试验 Mpa
根据试验和检测结果，工程样品的钢芯的材料成分含碳量略偏低，但金相组织和抗拉强度均满足标准要求，钢芯不会因为碳含量略偏低引起断裂。
5 铝管金相组织试验
对工程样品2#的铝管进行了金相组织试验，取钢芯断裂处的铝管进行金相组织分析。
从铝管金相组织照片可以看出，铝管不同位置金相组织有较小差别，铝管的组织是不均匀的；铝管的金相符合材料标准的要求；未观测到再结晶颗粒，说明运行过程中未出现局部温度过高导致的材料强度降低的现象。
6钢芯断口SEM微观形貌观测
在工程样品2#中选取了两根断裂钢芯，分别编号为1号与2号；在新导线单丝强度试验拉断的单丝中选取了一根断裂钢芯，编号为3号。1号样品腐蚀较轻；2号样品断口腐蚀较为严重，采用清洗剂进行清洗。在SEM下观察断口形貌。
1号样品基本形貌是平坦区域和颗粒堆积区域，2号样品基本形貌是平坦区域和一定形状分布颗粒、微裂纹。平坦区域表明拉伸断裂过程中材料没有发生大的塑性变形，微观形貌为脆性断裂形貌。1号样边缘为镀铝层，观察到大量韧窝状形貌，证明钢芯是拉伸过载断裂，这与宏观断口观察分析结果吻合。2号样品中部区域明显微裂纹，不能排除服役前就存在。
豫公网安备41160202000603
站长QQ:729038198
关于我们
投诉建议