隔离开关翻转机构万向节失效分析

滕玉林，李 军，陈善义，谢金鹏，夏稀渊

(国网甘肃省电力公司科学研究院，甘肃 兰州 730070)

0 引言

隔离开关是电力系统中使用量最大、应用最广泛的高压开关设备，在电网中配合运行方式切换、隔离电源工作，其产品质量对电网的安全稳定运行有极大影响。某750 kV变电站一隔离开关在检修期间进行合闸操作时一相动触头翻板不翻转，动静触头无法接触，隔离开关合闸不到位，检修人员拆除隔离开关该相上部翻转机构密封罩后，发现翻转机构万向节断裂。为了查找断裂原因，排除隐患，防止同类故障发生，对断裂的翻转机构万向节及抽取同型号同批次的另外8件样品进行了材质检测。

1 试验分析

翻转机构万向节分为三部分，上下两部分为球形节座，中间部分为连杆。该次断裂故障部位为翻转机构万向节球形节座。

1.1 宏观检查

断口宏观形貌检查发现球形节座断口呈完全断裂状态。断口表面较粗糙、呈土黄色，螺纹根部气孔密集、材质疏松，造成有效承载面积减小。断裂起始位置存在变形情况，两侧发生断口磨损现象，有一部分断口缺失。

1.2 微观形貌分析

对样品进行微观形貌检查，可观察到材料内部存在大量缩孔、夹杂物以及众多沿晶裂纹等微观缺陷，最长裂纹长度可达0.15 mm。

1.3 材质分析

对样品进行光谱材质成分检测，检测数据详见表1。根据厂家资料显示，该批次万向节球形节座材料为铅黄铜，牌号为ZCuZn40Pb2。参考标准GB/T 1176—2013《铸造铜及铜合金》中40-2铅黄铜的牌号，对比发现Sb杂质含量超过0.1 %的标准。

表1 样品元素含量 %

1.4 力学性能检测

对万向节球形节座检测样品(材质牌号为ZCuZn40Pb2)进行了布氏硬度检测，检测数据详见表2。检测结果中最大值为127 HBW，最小值为113 HBW。GB/T 1176—2013《铸造铜及铜合金》中规定牌号为ZCuZn40Pb2的铜合金的布氏硬度值不低于90 HBW。因此，本次检测的所有样品的布氏硬度值均符合标准要求。

表2 布氏硬度检测值 HBW

1.5 X射线检测

对万向节球形节座局部位置进行了X射线检测，从X光电脑成像屏幕上明显可见黑色的椭圆形轮廓和暗色斑点状和团聚状图像，据此判断铸件内部存在孔洞及疏松等铸造缺陷。

1.6 电镜分析

在电子扫描电镜下观察万向节微观形貌，局部区域可观察到显微缩松形貌以及针孔缺陷，表明铸件内部在铸造过程中产生了大量的铸造缺陷，包括有针孔缺陷、疏松缺陷等。

2 结论

各项试验结果表明：万向节球形节座检测样品的材料成分不符合GB/T 1176—2013《铸造铜及铜合金》标准中规定的成分要求，其中杂质元素Sb的含量超过标准值；万向节球形节座铸件内部存在部分气孔、疏松等铸造缺陷以及大量缩孔、沿晶裂纹等微观缺陷。

这些缺陷的存在会造成铸造金属构件有效承载面积减少和应力集中现象，进而导致铸件发生断裂失效的问题。建议生产厂家优化生产工艺，建议生产厂家和监造人员加强对入网金属铸件内部质量的检验和监督，并加强对设备运行和检修期间的巡视和检查，以保证电网设备的安全稳定运行。

我在院子里发现了一只小蚂蚁。这只蚂蚁，差不多有一粒米那么长，全身乌黑发亮。只见它这边走走，那边逛逛，既像是在认真地寻找食物，又像是在那里独自快乐地玩耍。看着小蚂蚁如此悠闲，我莫名冒出了一个奇怪的念头：蚂蚁怕水吗？它会游泳吗？