窑厂对500 kV线路架空地线腐蚀情况的分析及处理

2015-12-30李相栋

电力安全技术 2015年4期

关键词：窑厂截面积外圈

李相栋

(国网山东省电力公司检修公司，山东济南 250021)

窑厂对500 kV线路架空地线腐蚀情况的分析及处理

李相栋

(国网山东省电力公司检修公司，山东济南 250021)

介绍了经过窑厂上方某500 kV输电线路架空地线断股的情况，通过计算地线截面积损失、进行机械性能试验和绘制XRD衍射谱等，分析得出该架空地线断股是因为长期受窑厂燃煤硫化物的腐蚀造成的，最后提出了相应的预防措施。

窑厂；架空地线；腐蚀；断股

输电线路的架空地线可减少雷电直击导线的几率，降低线路绝缘承受的雷电过电压的幅值，在500 kV输电线路的安全运行中起着非常重要的作用。在对某500 kV输电线路巡视过程中，发现通过窑厂上方的钢绞线架空地线有腐蚀断股现象，给输电线路安全运行带来了严重隐患。为了找出该架空地线腐蚀断股的原因，对其进行了相关试验分析，并就此提出相应的预防措施。

1 架空地线断股情况

某500 kV线路于2014-12-03投运，其中167 -168号区段杆塔、导线等设备为1987-11-23投运的老线路，已经运行26年。

杆塔型号为：167号为ZB13-36；168号为ZB13 -39。167-168号塔档距为475 m。架空地线为钢绞线，型号为GJ-70，总股为19股，抗拉强度设计值为1 225 MPa。

该线路167-168号塔间的导线跨越窑厂，断股区段架空地线位于窑厂上方，168号塔距窑厂约220 m。经了解，该窑厂已运行28年，平时烧煤。

2013年9月，巡视人员在巡视该500 kV线路过程中，发现167-168号塔档内右架空地线多处严重断股，表面腐蚀非常严重。具体位置为：168号塔小号侧第3～4间隔棒区间内导线上方。该处出现多处断股，断点约20余处，断股区域长度约30 m。断股最多处达7股，其他断股处断股数量分别为1～7股不等，地线变得非常松散，外圈12根钢丝几乎完全腐蚀，呈片状；内圈6根钢丝腐蚀也非常严重，表面存在大量的腐蚀产物(见图1)。

图1 架空地线呈散股状

巡视中还发现：对应于168号塔小号侧第1～3间隔棒之间的架空地线即使没有断股，受腐蚀也很严重，其中外圈12根钢丝腐蚀非常严重，表面存在大量的腐蚀产物(见图2)；内圈6根钢丝存在较为严重的腐蚀现象，表面腐蚀产物的附着量较外圈12根钢丝略少。

图2 未断股架空地线外圈钢丝腐蚀形貌

2 试验论证

2.1 截面积损失

截取168号塔小号侧第1～3间隔棒之间的架空地线(未断股但受到腐蚀)，观察因腐蚀造成的截面损失情况，并计算每根钢丝的实际截面积及损失面积(见表1)。

表1 架空地线各钢丝截面积及面积损失 μm2

由表1可知，位于地线中心的钢丝腐蚀非常轻微。以此为基准，计算得知168号塔处架空地线的截面积损失相当于断股2.52股。

2.2 机械性能试验

对168号塔处架空地线的19股线分别进行单丝拉伸试验，结果有12股钢丝抗拉强度小于设计值(1 225 MPa)，如表2所示。

2.3 腐蚀产物成分分析

使用NORAN SYSTEM 7(EDS)能谱仪对167-168号塔窑厂上方和168号塔处架空地线表面腐蚀产物进行成分分析。图3为窑厂上方地线表面腐蚀产物XRD衍射谱，表3示出窑厂上方架空地线表面腐蚀产物的主要成分。图4为168号塔处架空地线表面腐蚀产物XRD衍射谱，表4示出168号塔处架空地线表面腐蚀产物的主要成分。

表2 架空地线钢丝拉伸试验结果 MPa

图3 窑厂上方架空地线表面腐蚀产物XRD衍射谱

表3 窑厂上方架空地线表面腐蚀产物主要成分 Wt%

图4 168号塔处架空地线表面腐蚀产物XRD衍射谱

表4 168号塔处架空地线表面腐蚀产物主要成分 Wt%

3 断股原因及结论

(1) 能谱分析结果表明：167-168号塔窑厂上方架空地线表面腐蚀产物中含有大量的S元素。该档架空地线表面腐蚀产物的主要成分为Fe，Zn，Si，Al和Ca，其中Si，Al和Ca 3种元素为大气环境中灰尘带入的。由于没有发现强腐蚀介质元素，因此该处架空地线的腐蚀为大气环境腐蚀。

继续对500 kV该线路除167-168号塔之外的其余架空地线进行检查，没有发现腐蚀断股的现象。综合上述情况分析可知，该处架空地线腐蚀及断股与窑厂有关。

窑厂燃煤中的S一般以黄铁矿(FeS2)、硫酸盐、有机硫等3种形态存在。煤燃烧时，其中的S生成SO2，SO3随烟气排放，附着在架空地线表面的灰尘中。在空气湿度较大或下雨时，架空地线表面附着一定厚度的水膜，SO2，SO3也会溶解在水中，形成H2SO3和H2SO4等强酸性腐蚀介质，使得架空地线表面发生化学腐蚀。而且其形成的腐蚀产物较疏松，有利于吸附更多的腐蚀介质，进一步加剧了腐蚀速度，导致腐蚀更加严重。

根据标准Q/318-108.620—2011《500 kV输电线路运行规程》缺陷管理规定，普通地线的危急缺陷为“19股断3股及以上”，可见该架空地线缺陷程度己达到了危急缺陷的程度，需要立即处理。

(2) 对167-168号塔内没有断股的地线进行试验观测，发现外圈12股钢丝几乎完全腐蚀，呈片状，内圈钢丝腐蚀也非常严重。经计算，地线截面积损失相当于断股2.52股，该架空地线缺陷程度介于严重缺陷和危急缺陷之间，且所抽检的19股钢丝中有12股钢丝的抗拉强度低于设计值(1 225 MPa)，因此该处架空地线已不能满足标准和设计的使用要求，需立即处理。

(3) 在运行的过程中，发现该段内所使用的钢芯铝绞线架空地线已运行了26年，未发生腐蚀断股，说明构成钢芯铝绞线的外层铝线有较强的抗腐蚀性能。