摘 要：城市化以及工業(yè)化的快速發(fā)展，使得電能在社會中的作用日益重要起來。然而，輸變電金屬材料部件在長期的運用過程中，難免會有失效的現(xiàn)象發(fā)生，這對于輸變電的安全運行造成不利的影響，對電網(wǎng)供電的可靠性以及穩(wěn)定性、電網(wǎng)設(shè)備的健康狀態(tài)等造成了威脅。文章首先闡明輸變電金屬材料部件失效的研究意義；其次，分析了輸變電金屬材料部件失效的分類以及失效原因分析；最后，針對失效原因提出防范措施。

關(guān)鍵詞：輸變電；金屬材料；部件失效；原因分析；解決方法

輸變電金屬材料的使用貫穿于電網(wǎng)構(gòu)建的整個過程，包括線路的連接、電能的傳遞等等。當輸變電的金屬材料部件失效時，就會使得設(shè)備的效能大大降低，嚴重情況下會造成電網(wǎng)癱瘓，并對電網(wǎng)的穩(wěn)定性以及安全性也會造成很大影響。

1 輸變電金屬材料失效研究的意義

金屬材料的失效是肯定會發(fā)生的，只是出現(xiàn)時間早晚的關(guān)系。研究金屬部件的失效問題是一種逆向思維，它有助于研究預(yù)防失效方法的工作的展開。其研究意義具體表現(xiàn)為：首先，它能夠有效減少金屬失效現(xiàn)象的發(fā)生，在一定程度上有助于設(shè)備性能的提高，避免因頻繁更換零件而造成的經(jīng)濟損失；其次，能夠幫助維修人員改善維修技術(shù)，提高設(shè)備維修的質(zhì)量；再次，對于失效故障的判斷以及金屬部件使用期限提供了可靠的依據(jù)；最后，可為其技術(shù)改進提供了研究的方向以及方法，是技術(shù)改進的重要推動力。

2 輸變電金屬材料部件失效原因分析

輸變電金屬材料部件主要包括變電站的金屬部件、輸電線路的金屬部件以及導線、輸電鐵塔等。這些金屬材料部件都存在因不同原因?qū)е碌氖КF(xiàn)象，具體表現(xiàn)為：

2.1 變電站失效現(xiàn)象分析

變電站金屬部件失效主要表現(xiàn)在：隔離開關(guān)操作不當；斷路器的部分零件如推桿的質(zhì)量不合格或者安裝方式不正確；銅鋁過渡板因外力或者內(nèi)力作用失效，如在安裝的過程中，由于方式不正確或者用力過大，會導致該銅鋁過渡板產(chǎn)生一些細小的裂紋，使得該零部件在長期的風力等外力作用下，其裂縫會逐漸增大，最終發(fā)生零部件斷裂發(fā)生。當然，由于該零部件的焊接面較小，也會導致在其發(fā)生彎折現(xiàn)象時，會沿著焊接面產(chǎn)生裂縫，這均會導致銅鋁過渡板的功能失效。

2.2 輸電線路金屬材料部件的失效現(xiàn)象分析

輸電線路金屬部件失效主要體現(xiàn)在：間隔棒在制造過程中，中間混入氣泡，導致在使用過程中，其里面的氣泡發(fā)生膨脹或者突然擴展，使得間隔棒斷裂；當然，線路的金屬部件因各種原因發(fā)生變形、斷裂、磨損等，都會導致其功能受損或者完全失效；輸電導線失效主要是由于其質(zhì)量問題，即在生產(chǎn)時，導線的單質(zhì)鐵以及硅等雜質(zhì)含量超標，導致鋁的純度下降，影響了導向傳輸電能的穩(wěn)定性。

2.3 輸電鐵塔失效現(xiàn)象分析

輸電鐵塔的失效主要體現(xiàn)在：部分部件制作工藝不規(guī)范，導致鐵塔的強度下降，容易發(fā)生部分斷裂；鐵塔的部分桿上面承載的線路過多，超出了其自身的承載重量范圍，導致其在使用過程中，很容易發(fā)生斷裂。

3 輸變電金屬部件失效分類

輸變電金屬材料部件如變電站、輸電線路、輸電鐵塔的失效，究其原因可以分為以下幾類：

3.1 因變形造成的失效

變形失效是指輸變電的金屬部件在使用過程中，其受力或者彎折超過了該部件的受力范圍或者最大彈性變形限度，導致該部件的形狀或者尺寸發(fā)生過度變形而失效。其失效的主要原因是：因部分零部件自身重量過大，由于位置放的不是特別恰當而發(fā)生變形；零部件在設(shè)計時，考慮不夠全面，安全度不高，也是零部件發(fā)生變形的重要原因之一。

3.2 因疲勞而失效

疲勞失效與零件產(chǎn)生的交變應(yīng)力有關(guān)。交變應(yīng)力就是指零部件在工作過程中，長時間的進行循環(huán)載荷，從而使零部件內(nèi)部產(chǎn)生的一種應(yīng)力。在這種應(yīng)力的作用下零部件發(fā)生的斷裂稱之為疲勞斷裂。科學研究表明，在某種情況下，零部件可能也會因應(yīng)交變力而突然斷裂，這就是疲勞失效。該現(xiàn)象發(fā)生的原理為：金屬部件的尺寸大小突然發(fā)生變化而導致交變應(yīng)力集中與某一位置，從而使金屬部件產(chǎn)生細小裂縫，在交變應(yīng)力長時間持續(xù)的作用下，這些細小的裂紋會逐漸的增大，相互之間發(fā)生連接，從而產(chǎn)生大的裂紋，直至裂紋過大而導致金屬部件斷裂。如：銅鋁過渡板的焊接面發(fā)生斷裂就是疲勞失效現(xiàn)象。

3.3 因腐蝕而失效

這是由于金屬部件長時間受到周圍環(huán)境中帶有腐蝕性質(zhì)的物質(zhì)的影響，而出現(xiàn)質(zhì)量變輕、材料外形被破壞或者部件部分缺失等，導致金屬部件失效。如酸雨天氣，輸電鐵塔的某些金屬部件會因酸雨的腐蝕而失效。

3.4 磨損失效

引起磨損失效一般有三個原因：一是該零件的所使用的材料本身不耐磨損；二是金屬零件的工作狀態(tài)，即長時間處于摩擦狀態(tài)；三是由于操作不當或者安裝方式不恰當所引起的磨損。

4 對輸變電金屬部件失效現(xiàn)象的防范

針對上述輸變電金屬材料部件失效的現(xiàn)象分析結(jié)果，進一步提出防范措施：

4.1 變電站失效現(xiàn)象防范

對于隔離開關(guān)，應(yīng)定期檢查，并且對焊接部位、操作頻繁或者磨損部位進行重點檢查，當發(fā)現(xiàn)變形或者裂縫現(xiàn)象時，必須及時進行零部件的替換；對于銅鋁過渡板，首先在制作過程中，應(yīng)該使用正確的、精確的制作工藝。其次，在安裝的過程中，要注意使用正確的安裝方法，避免因用力過大而產(chǎn)生裂紋。

4.2 輸電線路金屬材料部件的失效防范

對于輸電線路金屬材料部件方面，首先，在采購零件之前，必須進行產(chǎn)品檢驗，將不合格的產(chǎn)品排除在外。同時，在使用之前，安檢人員還應(yīng)采用抽樣測驗等方式，對這些零部件進行關(guān)于性能方面的二次測驗，使用雙重關(guān)卡對零部件的質(zhì)量進行把關(guān)；其次，為了降低施工過程中因方式不當而造成零部件失效的頻率，技術(shù)人員應(yīng)規(guī)范其安裝方法，嚴禁大力敲打等不規(guī)范行為；最后，在定期維修過程中，應(yīng)著重檢查風口以及使用時間較長的線路，對于老化線路應(yīng)及時更換。

對于導線，主要在于加強其制作工序的監(jiān)督，最大限度的降低鋁線中的雜質(zhì)含量。同時，在采購之前，必須進行質(zhì)量檢測。

4.3 輸電鐵塔失效防范

針對輸電鐵塔失效現(xiàn)象，首先在修建鐵塔時，必須按照國家相關(guān)部門對于鐵塔修建的規(guī)定進行，不能主觀臆斷，按個人想象修建；其次，在修建過程中，必須注重細節(jié)，對于容易發(fā)生腐蝕、斷裂的地方，加強防護。同時，在修建之前，必須設(shè)計科學合理的結(jié)構(gòu)方案；最后，必須重視對于修建鐵塔的材料的監(jiān)測，嚴格禁止使用不合格的材料以及偷工減料現(xiàn)象的出現(xiàn)。

5 結(jié)束語

電能被廣泛應(yīng)用于社會的各個方面，其在人們的日常生活中占有重要地位。但是，在電能的運輸過程中，經(jīng)常會因輸變電金屬材料部件的失效而導致電網(wǎng)不穩(wěn)，甚至停電。究其原因，是由于零部件自身質(zhì)量不過關(guān)、安裝操作方法不當引起。因此，為了減少輸電金屬材料部件失效現(xiàn)象的發(fā)生，必須加強對金屬部件的安全測驗，提高使用零件的質(zhì)量。同時，規(guī)范安裝以及操作方法，減少因人為失誤產(chǎn)生的失效現(xiàn)象。

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