±660 kV銀東直流線路耐張線夾連接板斷裂原因分析

李相棟，郭世照，馬進明，陳 強

（國網山東省電力公司檢修公司，濟南 250118）

±660 kV銀東直流線路耐張線夾連接板斷裂原因分析

李相棟，郭世照，馬進明，陳 強

（國網山東省電力公司檢修公司，濟南 250118）

對±660 kV銀東直流線路耐張線夾斷裂情況進行介紹，通過對耐張線夾材質進行試驗分析，找出斷裂原因，對已投運和在建特高壓和超高壓線路防止耐張線夾斷裂提出預防措施。

銀東直流線路；耐張線夾；化學成分

1 事件經過

2015年4月，檢修人員對±660 kV銀東直流線路相關耐張線夾連接板與引流板裝設螺栓連接后，發(fā)現(xiàn)1928號塔1只耐張線夾連接板裂紋，如圖1所示，1974號塔1只耐張線夾連接板斷裂，如圖2所示。

圖1 1928號耐張線夾連接板裂紋

圖2 1974號耐張線夾 連接板斷裂

對引流板斷裂兩側斷面進行檢驗，靠近引流板一側邊緣處斷面存在嚴重超標的孔洞缺陷，如圖3所示，孔洞長度約20 mm，寬度約4 mm。打磨斷面表面后，該引流板側面存在1處孔洞和1處裂紋，如圖4所示，孔洞長度約3.5 mm，寬度約1 mm；裂紋自斷面向下長度約4 mm；如圖5所示，引流板側面孔洞曾用膠狀物封堵，該封堵用膠狀物呈淡黃色。斷面孔洞處色澤光亮，斷面其他部位的色澤呈灰色，如圖6所示。兩側斷面晶粒異常粗大，斷面上肉眼可見晶面反射亮光，斷面均為粗糙的脆性斷口，引流板不平整，存在一定的彎曲度。

圖3 引流板斷面形貌

圖4 斷裂處表面孔洞和裂紋

圖5 封堵膠狀物

圖6 孔洞處與其他部位色澤對比

圖7 引流板斷面宏觀形貌

2 耐張壓接管引流板試驗分析

2.1 化學成分分析

對斷面部位進行化學成分檢測，檢測部位如圖8所示。

斷面孔洞附近（1號）的主要化學成分質量分數(shù)為w（Al）=58.32%；w（Si）=41.42%；w（Fe）=0.218%；w（Cu）=0.021%。

靠近孔洞的引流板側面（2號）的主要化學成分質量分數(shù)為w（Al）=82.95%；w（Si）=16.09%；w（Fe）=0.228%；w（Cu）=0.021%。

斷面附近側面（3號）的主要化學成分質量分數(shù)為w（Al）=85.57%；w（Si）=13.80%；w（Fe）=0.245%；w（Cu）=0.020%；w（Mg）=0.692%。

取樣斷面背面的主要化學成分質量分數(shù)為 w（Al）=86.44%；w（Si）=13.30%；w（Fe）=0.221%；w（Cu）=0.023%。

圖8 化學成分檢測部位

2.2 沖擊性能試驗

垂直于斷面取樣3個試樣進行沖擊試驗，沖擊功平均值為0.8 J。

2.3 微觀形貌和能譜成分分析

斷面較為粗糙，小刻面非常平整，未見韌性斷口特征，為典型的脆性斷裂，遠離宏觀孔洞的斷面上也同樣存在孔洞，如圖9～10所示。

對圖10中所選區(qū)域進行能譜分析，檢測結果為w（Al）=43.17%；w（Si）=45.28%；w（C）=9.28%；w（O）= 1.06%。

孔洞內部及邊緣處斷面微觀形貌較為光滑，斷裂過程中未發(fā)生破壞，為金屬凝固形貌，如圖11～12所示，與其他部位存在明顯差異，如圖7所示，存在大量的孔洞，且孔洞邊緣非常尖銳。

圖9 斷面孔洞形貌

圖10 斷面微觀形貌

圖11 孔洞內部形貌

圖12 孔洞邊緣形貌

對圖12中所選區(qū)域進行能譜分析，檢測結果為w（Al）=65.28%；w（Si）=20.07%；w（C）=11.25%；w（O）=3.25%。

2.4 微觀組織分析

在斷裂的引流板上隨機取樣進行微觀組織金相檢驗，金相組織為α相、板條狀共晶硅和較多的塊狀初晶硅，共晶硅板條略大，如圖13所示，微觀組織中存在孔洞，如圖14所示。

圖13 引流板金相組織

圖14 微觀孔洞形貌

2.5 引流板斷裂原因

斷面晶粒粗大，存在平整的小刻面，未見韌性斷裂的特征，為典型的脆性斷裂；沿垂直于斷面取樣樣品的沖擊功只有0.8 J，說明材料的脆性非常大；由于引流板在工作狀態(tài)下受一定的彎曲應力，因此不宜使用脆性大的鑄造件。

斷面孔洞附近中Si的質量分數(shù)為41.42%，兩種方法測定斷面的Si質量分數(shù)均達到了40%以上，靠近孔洞的引流板側面中Si的質量分數(shù)為16.09%，斷面孔洞處的Si質量分數(shù)為20.07%，其他所檢測部位Si的質量分數(shù)為13.30%和13.80%。引流板化學成分Si的含量超過標準GB／T 1173—2013《鑄造鋁合金》的規(guī)定（10.0%～13.0%）［1］，且斷面處Si的含量遠遠超出標準要求的上限值，成分偏析非常嚴重；微觀組織和宏觀檢驗中均存在孔洞，斷面上孔洞的長度約20 mm，為嚴重的疏松缺陷，缺陷尺寸遠超標準GB／T 9438—2013《鋁合金鑄件》的規(guī)定，說明引流板的鑄造工藝不當［2］。

微觀金相組織中存在較多的塊狀初晶硅，共晶硅板條略大，說明引流板的鑄造工藝中變質處理不足。

從用膠狀物封堵孔洞的現(xiàn)象分析，供應商曾發(fā)現(xiàn)引流板表面存在孔洞的問題，卻沒有將不合格件廢棄，而是采用封堵等方式掩蓋，說明供應商在產品質量控制方面存在漏洞。

引流板不平整，存在一定的彎曲度，說明引流板的加工質量不良，由于該鑄造引流板的沖擊功非常小，脆性非常大，在安裝緊固時極易造成部件斷裂。

3 預防措施

要對同批次耐張塔耐張線夾及引流板進行紅外測溫，監(jiān)測耐張線夾運行狀況。

應進一步加強線路金具采購及驗收管理，技術規(guī)范書要明確規(guī)定應滿足的相關技術標準要求，要求供應商提供金具的質量證明書等技術文件資料；金具到貨后，應仔細審查技術資料，并逐件對金具進行驗收，一旦懷疑有問題，立即送相關試驗單位進行全面試驗，檢驗合格后方可使用。

組織開展線路受力金具梳理排查，全面掌握線路鑄件金具的使用情況。

要求承受彎曲或剪切應力的金具，應采用熱擠壓成型或變形鋁加工件，不得使用鑄件。

對于正在建設的特高壓和超高壓工程線路要加強線路金具質量檢驗，運行單位要提前介入，發(fā)揮技術監(jiān)督作用，確保所需線路金具質量滿足運行需要。

4 結語

耐張線夾連接板的材料脆性非常大，引流板化學成分Si的含量超過了標準規(guī)定，微觀組織和宏觀檢驗中均存在孔洞，為嚴重的疏松缺陷，缺陷尺寸遠超標準，引流板的鑄造工藝不當。供應商曾發(fā)現(xiàn)引流板表面存在孔洞的問題，卻沒有將不合格件廢棄，而是采用封堵等方式掩蓋，供應商在產品質量控制方面存在漏洞。引流板不平整，存在一定的彎曲度，在安裝緊固時極易造成部件斷裂。

［1］GB／T 1173—2013 鑄造鋁合金［S］.

［2］GB／T 9438—2013 鋁合金鑄件［S］.

Analysis on the Fracture of Strain Clamp Connecting Plate of the±660 kV Yindong DC Transmission Line

LI Xiangdong，GUO Shizhao，MA Jinming，CHEN Qiang
（State Grid Shandong Electric Power Maintenance Company，Jinan 250118，China）

The fracture of strain clamp of the±660 kV Yindong DC Transmission line is introduced.Based on the analysis of the material of the strain clamp，the cause of fracture is found out.The preventive measure are put forward strain clamp fracture for the operation and the construction of UHV and EHV lines.

Yindong DC Transmission line；strain clamp；chemical composition

TM755

B

1007－9904（2017）02－0071－03

2016-10-15

李相棟（1984），男，工程師，從事電力應急、可靠性管理工作；

郭世照（1969），男，高級工程師，從事安全管理工作；

馬進明（1981），男，工程師，從事安全管理工作；

陳 強（1973），男，工程師，從事安全管理工作。