一例110kV线夹断裂原因分析

刘国辉 余立平 尉 谦 皇甫武军 王精华

（国网洛阳供电公司 河南洛阳 471000）

一例110kV线夹断裂原因分析

刘国辉 余立平 尉 谦 皇甫武军 王精华

（国网洛阳供电公司 河南洛阳 471000）

文章通过对一例110kV线夹断裂情况进行分析，得出了导致故障发生的原因是由于材质缺陷，制造工艺不良，运行环境等影响造成。本文针对此原因制定了相应的应对策略，保障设备和电网的安全稳定运行，并取得了良好的效果，对于防范类似故障的发生以及处理等具有一定的借鉴意义。

刀闸；线夹；断裂

前言

110kV线夹发生断裂，给电网安全生产带来危害，使安全存在严重隐患，现介绍一例110kV线夹发生故障断裂，分析断裂的原因，以及提出改进防范措施。

1 110kV线夹断裂情况

2012年1月15日，**变110kV朝东线试运行，期间在母线倒闸操作过程中110kV朝旭1北刀闸B相引线线夹断裂，随后对朝旭线停电，更换了朝旭1北刀闸三相引线，恢复正常运行。

设备基本情况：朝旭1北刀闸为长沙高压开关有限公司生产的GW5-126ⅢDW型刀闸，2005年11月份出厂，2006年4月投入运行，母线引下线刀闸侧线夹为SYG-300B型铜铝过渡线夹。

2 线夹断裂技术分析

2.1 铜铝过渡线夹

铜有良好的导电性、导热性和抗腐蚀性能，但是铜较为贵重，不便大量使用，铝可以代替铜作为导电材科，性能上，铝的导电率约为铜的60%，铝的比重小，约为铜的1/3，综合考虑，相同的导电需求，铝的投资要比铜少60～70%。所以在电力运行方面就有很多铜与铝连接的情况，这就出现了铜铝过渡设备线夹。

铜铝过渡线夹经常的失效方式就是焊接结构的断裂。由于铜铝设备线夹的焊接方式与运行特性让焊接面直接承受拉力，而且焊接截面又比较小，所以发生断裂的几率较高。铝与铜的焊接，属于异种金属的焊接。它们的焊接要比铝本身的焊接困难还要大。这是因为铝与铜的冶金特点和它们之间存在的物理、化学性能的巨大差异所造成的。铝的熔点比铜的约低一倍。在焊接中，当铝已熔化，铜却保持固体状态。当铜开始溶化，而铝已熔化很多了。这就使铝的损耗量大大超过铜。铜和铝熔合之后容易形成铝与铜的合金。其中一类称为金属化合物，如CuAl2及CuAl4等，这类化合物硬而脆、导电性能特别差，性能上无法满足机械性能和电气性能上的要求，而且有热裂倾向。

2.2 本次断裂分析

2.2.1 材质

朝旭1北刀闸侧线夹采用为SYG-300B型铜铝过渡线夹，线夹铜铝过渡处采用闪光对焊进行焊接形成铜铝过渡板。此次B相线夹断裂部位位于铜铝过渡的熔合线部位，观察断面其结合面已不足1/5，主要位于断面边沿处，断面处有轻微铜锈出现，线夹断口明显分为两个部分，颜色光亮部分和颜色较暗部分，可以推断出，两个区域并非同一时间形成，颜色较暗部分已经氧化，最近的断裂行为发生在颜色光亮部分，在线夹断裂前结合强度已严重不足，是在运行中产生的断裂缺陷。

2.2.2 制造工艺

朝旭1北刀闸线夹B相线夹断裂面颜色较暗，铝材一侧断面存在氧化现象，说明在焊接前铝已经生成氧化膜，而且由于焊接时顶煅压力不够，使溶化的焊材未及时挤出焊缝造成未焊合和焊瘤。观察断面，有铝材在高温下氧化产生的氧化铝滞留在焊缝中形成的所谓的“夹渣”现象，致使结合强度不足。铜材一侧仅有薄薄一层焊料，铜铝之间焊接没有充分熔合，即焊接未焊透，焊接质量不高。

2.2.3 外力影响

朝旭1北刀闸B相下引线长度较长，正常状态较为松弛，在分闸状态下，线夹与导线之间角度大于30°，在遇到大风天气引线摆动幅度较大，在线夹切线方向产生剪应力，在间歇式风摆形成的应力长期作用下易导致线夹铜铝结合面产生裂纹，裂纹处成为疲劳源，最终导致线夹裂缝增大直至断裂。

2.2.4 运行条件

观察线夹断面有铜锈出现，而铜铝过渡线夹在产生裂纹后，如果遇到雨水天气，会在裂缝处产生电解液，引起严重的电化学腐蚀，这些腐蚀的产物的导电性能一般都相对较差，从而引起过渡线夹发热，腐蚀加剧，形成恶性循环，导致裂纹越来越大。

2.2.5 人员原因

年度技术监督检查时曾要求加强对线夹运行状态的监测工作，进行周期性的专项治理排查，而后由于种种原因，此项行动没有坚持下来，在隐患治理排查方面留下一定的真空地带。运行及检修人员在对设备进行正常巡视过程中，由于线夹位置相对较高，且线夹采用垂直位置安装，不易观察到在铜铝结合部位产生裂纹，导致隐患排查不彻底，最终演变为危急缺陷。

没有落实设备责任人制度，日常巡视不认真，对设备线夹不够重视，操作刀闸时只重视检查刀闸设备，未检查到即将断裂的设备线夹。

2.3 原因定性

综合以上分析，我们认为，此次朝旭1北刀闸B相线夹断裂的主要原因为线夹质量不合格，线夹在焊接时铜材和铝材并未紧密焊合，在运行与操作过程中，线夹的铜铝过渡部分受到集中应力的影响，使得未焊合的焊缝不断加大，并且在电化学腐蚀的持续作用下愈演愈烈，最终发展为线夹在操作时无法抗拒导线的拉扯，导致断裂。

3 目前采取的措施和对下一步工作如何开展的建议

（1）对同类型设备线夹进行全面排查，下一步将针对铜铝过渡线夹做专项排查，停电操作前先检查线夹情况，坚决杜绝类似故障的再次发生。

（2）将该变电站110kV安装同类型线夹的设备列入年度计划，将铜铝过度线夹全部更换。

（3）结合设备停电预试、检修等工作，加强对设备线夹、接头的检查，发现问题及时更换，并逐步完成将铜铝过渡线夹更换为全铝线夹的工作。

（4）加强设备巡视管理，提高巡视质量，对于故障易发点设立专项巡视检查制度，并做好记录。

（5）加强红外测温管理，对于出现裂纹的线夹易于出现发热现象，能够在红外成像上有所反映，对于防范事故的发生有重要作用。

[1]田泽.某110kV变电站隔离开关线夹断裂原因分析[J].湖北电力，2015（12）.

[2]吕占杰.110kV输电线路耐张线夹故障诊断[J].云南电力技术，2014（8）.

[3]卢振宇.500kV变电站SSY型设备线夹断裂分析[J].广东电力，2015（3）.

TM07

A

1004-7344（2016）26-0101-01

2016-9-1

刘国辉（1979-），男，高级工程师，从事电网运维管理工作。

余立平（1971-），男，高级工程师，技师，研究生，主要从事配电运维管理、故障抢修、配网不停电管理工作。

尉谦（1982-），男，工程师，主要从事配网运维管理工作。

皇甫武军（1982-），男，工程师，主要从事配网运维管理、配网不停电作业管理工作。

王精华（1978-），男，政工师，主要从事培训管理工作。