特/超高压变电站耐张线夹引流板开裂原因分析

盖海龙，庄燕飞，盛 祯，吕婷婷，肖 辉

(国网山东省电力公司检修公司，山东 济南 250118)

0 引言

耐张线夹是特/超高压变电站重要金具之一，通常采用铝或铝合金制件，用于固定导线，并将导线挂至耐张串组或杆塔上；它既承受导线间或导线与绝缘子串之间的张力，又要承受一次通流回路电气负荷，对特/超高压电网的安全稳定运行起着非常重要的作用。耐张线夹发生断裂，会造成较为严重的电网事故，甚至是大面积停电事故。

1 特/超高压变电站耐张线夹现状

2015年4月，山东电力检修公司对±660 kV银东直流线路进行年度检修，在安装过程中发现NY-1000/45B型耐张压接管的引流板(材质为ZL102铸造铝合金)发生断裂，如图1所示。

图1 银东直流用耐张压接管引流板断裂形貌

2016-06-10，1 000 kV泉城变电站在设备竣工验收过程中，山东电力检修公司验收人员发现站内NY1600 K2型耐张线夹的引流板在结构变化处存在裂纹。随即对1 000 kV泉城变电站1 000 kV侧和500 kV侧所有耐张线夹进行排查，发现1 000 kV侧NY1600 K2型耐张线夹有33只引流板存在裂纹(共96只)，500 kV侧NY1440型耐张线夹有18只引流板存在裂纹(共24只)。裂纹位置如图2所示，裂纹形貌如图3所示。

图2 裂纹位置

图3 1 000 kV泉城站耐张线夹裂纹形貌

2016-09-20，某电科院对500 kV金多站竣工验收时，抽检500 kV文多线C相2只NY1440型耐张线夹，发现引流板均存在裂纹缺陷(引流板为铸造铝件)，裂纹长度分别为33 mm和25 mm。耐张线夹裂纹位置如图4所示，裂纹形貌如图5所示。

图4 500 kV金多站耐张线夹开裂位置

图5 500 kV金多站耐张线夹开裂形貌

2 耐张线夹引流板开裂原因分析

2.1 宏观检查和渗透探伤检验

2016-05-25，山东电力送变电公司将开裂线夹样品送往山东电力电科院进行检测，所送样品一件为安装后的开裂引流板(编号为1号)，另一件为备品(编号为2号)，该批次耐张线夹的引流板材料均为铸造铝合金。

该电科院对1号样品进行宏观检查，发现耐张线夹开裂部位位于引流板结构变化台阶处，裂纹长度约100 mm，如图6所示。

对2号样品进行渗透探伤，发现在引流板结构变化台阶处同样存在裂纹，裂纹长度约15 mm，如图7所示。根据标准DL/T 768.5—2002《电力金具制造质量 铝制件》第5.3.1条“铝制件表面应光洁，不允许存在冷隔、可见裂纹”和第5.3.4条“铸铝件的重要部位不允许有缩孔、气孔、砂眼、渣眼、飞边等缺陷”的规定，判定该耐张线夹引流板制造质量不合格。

图6 1号耐张线夹样品开裂形貌

图7 2号耐张线夹样品裂纹形貌

2016-06-11，在1 000 kV泉城站检测了2件耐张线夹样品，一件为安装后开裂的引流板(编号为3号)，另一件为备品(编号为4号)。对3号样品的宏观检查结果为：开裂部位与1号样品相同，位于引流板结构变化台阶处，裂纹长度约为70 mm。对4号耐张线夹样品进行了渗透探伤，发现在引流板结构变化台阶处存在裂纹，裂纹长度约8 mm；引流板表面局部存在较为密集的疏松缺陷，如图8所示，裂纹长度最大约15 mm。根据标准DL/T768.5—2002《电力金具制造质量 铝制件》第5.3.1条和第5.3.4条的规定，该耐张线夹引流板制造质量不合格。

现场对1，3号样品进行裂纹深度测量，1号样品裂纹深度约为3.0 mm，如图9所示；3号样品裂纹深度约为2.0 mm。

图8 4号耐张线夹裂纹和疏松形貌

图9 1号耐张线夹裂纹深度

2.2 引流板材料化学成分分析

使用XL3t 980C合金分析仪，对1 000 kV泉城站耐张线夹引流板进行化学成分分析，随机选取3点取平均值，检测结果如表1所示。可知，该引流板的Al含量低于标准下限值，Si含量超出标准要求的上限，引流板材质不合格。

表1 耐张线夹引流板材料化学成分分析 %

2.3 相对电导率测试

采用SIGMASCOPE SMP10电导率测试仪测量引流板的相对电导率，结果为59.1 % IACS，符合使用要求。

2.4 案例比对分析

因案例中涉及的500 kV金多站耐张线夹引流板，±660 kV银东直流线路年度检修时发生断裂的耐张线夹引流板以及1 000 kV济南站耐张线夹引流板均为铸造铝件，为同一厂家的产品，且频繁在同一位置产生裂纹，故应定性为“家族性缺陷”。

3 防范措施

(1) 2016年9月，山东电力检修公司全部更换了该批次存在严重缺陷的耐张线夹。新更换的耐张线夹引流板厚度为25 mm，比原裂纹线夹引流板厚5 mm，提高了耐张线夹引流板的机械强度。

(2) 该型号耐张线夹引流板不符合GB/T 24834—2009《1 000 kV交流架空输电线路金具技术规范》第4.3.9条“引流板应选用铝纯度不低于99.5 %的工业用铝，不宜铸造”的规定，建议对重新制作的耐张线夹，采用变形铝制作引流板。

变形铝的化学成分应满足GB/T 24834—2009《1 000 kV交流架空输电线路金具技术规范》第4.3.9的规定和GB/T 3190—2008《变形铝及铝合金化学成分》的要求，其铝含量应不低于99.5 %。所选用的变形铝应符合GB/T 3880.2—2006《一般工业用铝及铝合金板、带材 第2部分 力学性能》中相应牌号机械性能的要求，且应满足设计单位的设计要求。

(3) 加强入网金具验收及投运的全过程管理，选择具有良好运行业绩和成熟制造经验的生产厂家的产品。对于重要变电站建设项目所采用的耐张线夹，要加强对生产厂的制造工艺审查。当采用铸造铝件制作引流板时，施工前对采购的批次线夹要进行抽样金相组织分析、化学成分分析、力学性能拉伸等试验。

(4) 金具开箱验收时，验收人员应仔细审查技术资料，并逐件对金具进行外观检查，一旦出现质量问题，严禁入网。

(5) 耐张线夹安装后，应择机进行外观检查，并利用X光无损探伤等检测技术对耐张线夹进行无损探伤检测，查找内部缺陷，避免因线夹内部问题导致导线断裂而引发电网事故，对隐患的管控要真正做到防患于未然。

4 结束语

特/超高压变电站是电网的枢纽，其安全运行关乎电网的安全稳定。耐张线夹作为变电站的重要金具，电网公司需对其入网质量进行严格把控，加大验收力度并对其运行进行全寿命跟踪、检查及维护。