李相棟

(國(guó)網(wǎng)山東省電力公司檢修公司，山東 濟(jì)南 250021)

窯廠對(duì)500?kV線路架空地線腐蝕情況的分析及處理

李相棟

(國(guó)網(wǎng)山東省電力公司檢修公司，山東 濟(jì)南 250021)

介紹了經(jīng)過(guò)窯廠上方某500 kV輸電線路架空地線斷股的情況，通過(guò)計(jì)算地線截面積損失、進(jìn)行機(jī)械性能試驗(yàn)和繪制XRD衍射譜等，分析得出該架空地線斷股是因?yàn)殚L(zhǎng)期受窯廠燃煤硫化物的腐蝕造成的，最后提出了相應(yīng)的預(yù)防措施。

窯廠；架空地線；腐蝕；斷股

輸電線路的架空地線可減少雷電直擊導(dǎo)線的幾率，降低線路絕緣承受的雷電過(guò)電壓的幅值，在500 kV輸電線路的安全運(yùn)行中起著非常重要的作用。在對(duì)某500 kV輸電線路巡視過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)通過(guò)窯廠上方的鋼絞線架空地線有腐蝕斷股現(xiàn)象，給輸電線路安全運(yùn)行帶來(lái)了嚴(yán)重隱患。為了找出該架空地線腐蝕斷股的原因，對(duì)其進(jìn)行了相關(guān)試驗(yàn)分析，并就此提出相應(yīng)的預(yù)防措施。

1 架空地線斷股情況

某500 kV線路于2014-12-03投運(yùn)，其中167 -168號(hào)區(qū)段桿塔、導(dǎo)線等設(shè)備為1987-11-23投運(yùn)的老線路，已經(jīng)運(yùn)行26年。

桿塔型號(hào)為：167號(hào)為ZB13-36；168號(hào)為ZB13 -39。167-168號(hào)塔檔距為475 m。架空地線為鋼絞線，型號(hào)為GJ-70，總股為19股，抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值為1 225 MPa。

該線路167-168號(hào)塔間的導(dǎo)線跨越窯廠，斷股區(qū)段架空地線位于窯廠上方，168號(hào)塔距窯廠約220 m。經(jīng)了解，該窯廠已運(yùn)行28年，平時(shí)燒煤。

2013年9月，巡視人員在巡視該500 kV線路過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)167-168號(hào)塔檔內(nèi)右架空地線多處嚴(yán)重?cái)喙?，表面腐蝕非常嚴(yán)重。具體位置為：168號(hào)塔小號(hào)側(cè)第3～4間隔棒區(qū)間內(nèi)導(dǎo)線上方。該處出現(xiàn)多處斷股，斷點(diǎn)約20余處，斷股區(qū)域長(zhǎng)度約30 m。斷股最多處達(dá)7股，其他斷股處斷股數(shù)量分別為1～7股不等，地線變得非常松散，外圈12根鋼絲幾乎完全腐蝕，呈片狀；內(nèi)圈6根鋼絲腐蝕也非常嚴(yán)重，表面存在大量的腐蝕產(chǎn)物(見(jiàn)圖1)。

圖1 架空地線呈散股狀

巡視中還發(fā)現(xiàn)：對(duì)應(yīng)于168號(hào)塔小號(hào)側(cè)第1～3間隔棒之間的架空地線即使沒(méi)有斷股，受腐蝕也很嚴(yán)重，其中外圈12根鋼絲腐蝕非常嚴(yán)重，表面存在大量的腐蝕產(chǎn)物(見(jiàn)圖2)；內(nèi)圈6根鋼絲存在較為嚴(yán)重的腐蝕現(xiàn)象，表面腐蝕產(chǎn)物的附著量較外圈12根鋼絲略少。

圖2 未斷股架空地線外圈鋼絲腐蝕形貌

2 試驗(yàn)論證

2.1 截面積損失

截取168號(hào)塔小號(hào)側(cè)第1～3間隔棒之間的架空地線(未斷股但受到腐蝕)，觀察因腐蝕造成的截面損失情況，并計(jì)算每根鋼絲的實(shí)際截面積及損失面積(見(jiàn)表1)。

表1 架空地線各鋼絲截面積及面積損失 μm2

由表1可知，位于地線中心的鋼絲腐蝕非常輕微。以此為基準(zhǔn)，計(jì)算得知168號(hào)塔處架空地線的截面積損失相當(dāng)于斷股2.52股。

2.2 機(jī)械性能試驗(yàn)

對(duì)168號(hào)塔處架空地線的19股線分別進(jìn)行單絲拉伸試驗(yàn)，結(jié)果有12股鋼絲抗拉強(qiáng)度小于設(shè)計(jì)值(1 225 MPa)，如表2所示。

2.3 腐蝕產(chǎn)物成分分析

使用NORAN SYSTEM 7(EDS)能譜儀對(duì)167-168號(hào)塔窯廠上方和168號(hào)塔處架空地線表面腐蝕產(chǎn)物進(jìn)行成分分析。圖3為窯廠上方地線表面腐蝕產(chǎn)物XRD衍射譜，表3示出窯廠上方架空地線表面腐蝕產(chǎn)物的主要成分。圖4為168號(hào)塔處架空地線表面腐蝕產(chǎn)物XRD衍射譜，表4示出168號(hào)塔處架空地線表面腐蝕產(chǎn)物的主要成分。

表2 架空地線鋼絲拉伸試驗(yàn)結(jié)果 MPa

圖3 窯廠上方架空地線表面腐蝕產(chǎn)物XRD衍射譜

表3 窯廠上方架空地線表面腐蝕產(chǎn)物主要成分 Wt%

圖4 168號(hào)塔處架空地線表面腐蝕產(chǎn)物XRD衍射譜

表4 168號(hào)塔處架空地線表面腐蝕產(chǎn)物主要成分 Wt%

3 斷股原因及結(jié)論

(1) 能譜分析結(jié)果表明：167-168號(hào)塔窯廠上方架空地線表面腐蝕產(chǎn)物中含有大量的S元素。該檔架空地線表面腐蝕產(chǎn)物的主要成分為Fe，Zn，Si，Al和Ca，其中Si，Al和Ca 3種元素為大氣環(huán)境中灰塵帶入的。由于沒(méi)有發(fā)現(xiàn)強(qiáng)腐蝕介質(zhì)元素，因此該處架空地線的腐蝕為大氣環(huán)境腐蝕。

繼續(xù)對(duì)500 kV該線路除167-168號(hào)塔之外的其余架空地線進(jìn)行檢查，沒(méi)有發(fā)現(xiàn)腐蝕斷股的現(xiàn)象。綜合上述情況分析可知，該處架空地線腐蝕及斷股與窯廠有關(guān)。

窯廠燃煤中的S一般以黃鐵礦(FeS2)、硫酸鹽、有機(jī)硫等3種形態(tài)存在。煤燃燒時(shí)，其中的S生成SO2，SO3隨煙氣排放，附著在架空地線表面的灰塵中。在空氣濕度較大或下雨時(shí)，架空地線表面附著一定厚度的水膜，SO2，SO3也會(huì)溶解在水中，形成H2SO3和H2SO4等強(qiáng)酸性腐蝕介質(zhì)，使得架空地線表面發(fā)生化學(xué)腐蝕。而且其形成的腐蝕產(chǎn)物較疏松，有利于吸附更多的腐蝕介質(zhì)，進(jìn)一步加劇了腐蝕速度，導(dǎo)致腐蝕更加嚴(yán)重。

根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)Q/318-108.620—2011《500 kV輸電線路運(yùn)行規(guī)程》缺陷管理規(guī)定，普通地線的危急缺陷為“19股斷3股及以上”，可見(jiàn)該架空地線缺陷程度己達(dá)到了危急缺陷的程度，需要立即處理。

(2) 對(duì)167-168號(hào)塔內(nèi)沒(méi)有斷股的地線進(jìn)行試驗(yàn)觀測(cè)，發(fā)現(xiàn)外圈12股鋼絲幾乎完全腐蝕，呈片狀，內(nèi)圈鋼絲腐蝕也非常嚴(yán)重。經(jīng)計(jì)算，地線截面積損失相當(dāng)于斷股2.52股，該架空地線缺陷程度介于嚴(yán)重缺陷和危急缺陷之間，且所抽檢的19股鋼絲中有12股鋼絲的抗拉強(qiáng)度低于設(shè)計(jì)值(1 225 MPa)，因此該處架空地線已不能滿足標(biāo)準(zhǔn)和設(shè)計(jì)的使用要求，需立即處理。

(3) 在運(yùn)行的過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)該段內(nèi)所使用的鋼芯鋁絞線架空地線已運(yùn)行了26年，未發(fā)生腐蝕斷股，說(shuō)明構(gòu)成鋼芯鋁絞線的外層鋁線有較強(qiáng)的抗腐蝕性能。

4 預(yù)防措施

(1) 對(duì)途經(jīng)腐蝕性環(huán)境下的鋼絞線架空地線，建議全面檢查其表面腐蝕程度，必要時(shí)取樣進(jìn)行截面積損失分析和機(jī)械性能試驗(yàn)，不合格的應(yīng)及時(shí)更換。

(2) 加強(qiáng)腐蝕性環(huán)境下和老舊線路架空地線表面腐蝕情況的監(jiān)督手段和力度。

(3) 對(duì)處在腐蝕性環(huán)境下的500 kV輸電線路架空地線，建議采用鋁包鋼絞線。

(4) 線路設(shè)計(jì)路徑應(yīng)遠(yuǎn)離窯廠等具有腐蝕性的區(qū)間。

(5) 嚴(yán)格執(zhí)行《山東省電力設(shè)施和電能保護(hù)條例》，禁止在輸電線路防護(hù)區(qū)內(nèi)燒窯。

2014-10-30。

李相棟(1984-)，男，工程師主要從事輸電線路運(yùn)行與檢修研究工作，email:1lixiangdong@163.com。