±660 kV银东直流线路耐张线夹连接板断裂原因分析

李相栋，郭世照，马进明，陈 强

（国网山东省电力公司检修公司，济南 250118）

±660 kV银东直流线路耐张线夹连接板断裂原因分析

李相栋，郭世照，马进明，陈 强

（国网山东省电力公司检修公司，济南 250118）

对±660 kV银东直流线路耐张线夹断裂情况进行介绍，通过对耐张线夹材质进行试验分析，找出断裂原因，对已投运和在建特高压和超高压线路防止耐张线夹断裂提出预防措施。

银东直流线路；耐张线夹；化学成分

1 事件经过

2015年4月，检修人员对±660 kV银东直流线路相关耐张线夹连接板与引流板装设螺栓连接后，发现1928号塔1只耐张线夹连接板裂纹，如图1所示，1974号塔1只耐张线夹连接板断裂，如图2所示。

图1 1928号耐张线夹连接板裂纹

图2 1974号耐张线夹 连接板断裂

对引流板断裂两侧断面进行检验，靠近引流板一侧边缘处断面存在严重超标的孔洞缺陷，如图3所示，孔洞长度约20 mm，宽度约4 mm。打磨断面表面后，该引流板侧面存在1处孔洞和1处裂纹，如图4所示，孔洞长度约3.5 mm，宽度约1 mm；裂纹自断面向下长度约4 mm；如图5所示，引流板侧面孔洞曾用胶状物封堵，该封堵用胶状物呈淡黄色。断面孔洞处色泽光亮，断面其他部位的色泽呈灰色，如图6所示。两侧断面晶粒异常粗大，断面上肉眼可见晶面反射亮光，断面均为粗糙的脆性断口，引流板不平整，存在一定的弯曲度。

图3 引流板断面形貌

图4 断裂处表面孔洞和裂纹

图5 封堵胶状物

图6 孔洞处与其他部位色泽对比

图7 引流板断面宏观形貌

2 耐张压接管引流板试验分析

2.1 化学成分分析

对断面部位进行化学成分检测，检测部位如图8所示。

断面孔洞附近（1号）的主要化学成分质量分数为w（Al）=58.32%；w（Si）=41.42%；w（Fe）=0.218%；w（Cu）=0.021%。

靠近孔洞的引流板侧面（2号）的主要化学成分质量分数为w（Al）=82.95%；w（Si）=16.09%；w（Fe）=0.228%；w（Cu）=0.021%。

断面附近侧面（3号）的主要化学成分质量分数为w（Al）=85.57%；w（Si）=13.80%；w（Fe）=0.245%；w（Cu）=0.020%；w（Mg）=0.692%。

取样断面背面的主要化学成分质量分数为 w（Al）=86.44%；w（Si）=13.30%；w（Fe）=0.221%；w（Cu）=0.023%。

图8 化学成分检测部位

2.2 冲击性能试验

垂直于断面取样3个试样进行冲击试验，冲击功平均值为0.8 J。

2.3 微观形貌和能谱成分分析

断面较为粗糙，小刻面非常平整，未见韧性断口特征，为典型的脆性断裂，远离宏观孔洞的断面上也同样存在孔洞，如图9～10所示。

对图10中所选区域进行能谱分析，检测结果为w（Al）=43.17%；w（Si）=45.28%；w（C）=9.28%；w（O）= 1.06%。

孔洞内部及边缘处断面微观形貌较为光滑，断裂过程中未发生破坏，为金属凝固形貌，如图11～12所示，与其他部位存在明显差异，如图7所示，存在大量的孔洞，且孔洞边缘非常尖锐。

图9 断面孔洞形貌

图10 断面微观形貌

图11 孔洞内部形貌

图12 孔洞边缘形貌

对图12中所选区域进行能谱分析，检测结果为w（Al）=65.28%；w（Si）=20.07%；w（C）=11.25%；w（O）=3.25%。

2.4 微观组织分析

在断裂的引流板上随机取样进行微观组织金相检验，金相组织为α相、板条状共晶硅和较多的块状初晶硅，共晶硅板条略大，如图13所示，微观组织中存在孔洞，如图14所示。

图13 引流板金相组织

图14 微观孔洞形貌

2.5 引流板断裂原因

断面晶粒粗大，存在平整的小刻面，未见韧性断裂的特征，为典型的脆性断裂；沿垂直于断面取样样品的冲击功只有0.8 J，说明材料的脆性非常大；由于引流板在工作状态下受一定的弯曲应力，因此不宜使用脆性大的铸造件。

断面孔洞附近中Si的质量分数为41.42%，两种方法测定断面的Si质量分数均达到了40%以上，靠近孔洞的引流板侧面中Si的质量分数为16.09%，断面孔洞处的Si质量分数为20.07%，其他所检测部位Si的质量分数为13.30%和13.80%。引流板化学成分Si的含量超过标准GB／T 1173—2013《铸造铝合金》的规定（10.0%～13.0%）［1］，且断面处Si的含量远远超出标准要求的上限值，成分偏析非常严重；微观组织和宏观检验中均存在孔洞，断面上孔洞的长度约20 mm，为严重的疏松缺陷，缺陷尺寸远超标准GB／T 9438—2013《铝合金铸件》的规定，说明引流板的铸造工艺不当［2］。

微观金相组织中存在较多的块状初晶硅，共晶硅板条略大，说明引流板的铸造工艺中变质处理不足。

从用胶状物封堵孔洞的现象分析，供应商曾发现引流板表面存在孔洞的问题，却没有将不合格件废弃，而是采用封堵等方式掩盖，说明供应商在产品质量控制方面存在漏洞。

引流板不平整，存在一定的弯曲度，说明引流板的加工质量不良，由于该铸造引流板的冲击功非常小，脆性非常大，在安装紧固时极易造成部件断裂。

3 预防措施

要对同批次耐张塔耐张线夹及引流板进行红外测温，监测耐张线夹运行状况。

应进一步加强线路金具采购及验收管理，技术规范书要明确规定应满足的相关技术标准要求，要求供应商提供金具的质量证明书等技术文件资料；金具到货后，应仔细审查技术资料，并逐件对金具进行验收，一旦怀疑有问题，立即送相关试验单位进行全面试验，检验合格后方可使用。

组织开展线路受力金具梳理排查，全面掌握线路铸件金具的使用情况。

要求承受弯曲或剪切应力的金具，应采用热挤压成型或变形铝加工件，不得使用铸件。

对于正在建设的特高压和超高压工程线路要加强线路金具质量检验，运行单位要提前介入，发挥技术监督作用，确保所需线路金具质量满足运行需要。

4 结语

耐张线夹连接板的材料脆性非常大，引流板化学成分Si的含量超过了标准规定，微观组织和宏观检验中均存在孔洞，为严重的疏松缺陷，缺陷尺寸远超标准，引流板的铸造工艺不当。供应商曾发现引流板表面存在孔洞的问题，却没有将不合格件废弃，而是采用封堵等方式掩盖，供应商在产品质量控制方面存在漏洞。引流板不平整，存在一定的弯曲度，在安装紧固时极易造成部件断裂。

［1］GB／T 1173—2013 铸造铝合金［S］.

［2］GB／T 9438—2013 铝合金铸件［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

李相栋（1984），男，工程师，从事电力应急、可靠性管理工作；

郭世照（1969），男，高级工程师，从事安全管理工作；

马进明（1981），男，工程师，从事安全管理工作；

陈 强（1973），男，工程师，从事安全管理工作。