胡江

摘 要：冰雪災(zāi)害時(shí)超高壓線路積雪成冰是影響電網(wǎng)穩(wěn)定運(yùn)行的重要因素，實(shí)施超高壓線路融冰，能有效除雪抗冰，保護(hù)超高壓電網(wǎng)的安全。然而，實(shí)施超高壓線路融冰改造后，存在線夾銹蝕的風(fēng)險(xiǎn)和隱患。以某超高壓線路融冰改造后地線線夾銹蝕為例，采取試驗(yàn)方法分析地線融冰線夾銹蝕原因，并提出確切有效的改進(jìn)對(duì)策，為預(yù)防后續(xù)超高壓線路融冰改造后線夾銹蝕提供借鑒。

關(guān)鍵詞：地線；融冰改造；線夾銹蝕；超高壓線路

中圖分類號(hào)：TM752 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

0.引言

近年來(lái)，為降低冰雪災(zāi)害對(duì)超高壓線路影響，國(guó)內(nèi)積極實(shí)施線路融冰改造，取得良好抗冰效果。但是，本文所研究的某500kV超高壓線路在實(shí)施融冰改造后，地線線夾出現(xiàn)一定程度的銹蝕。為探究地線融冰線夾銹蝕原因，采取X衍射、金相分析、鹽霧分析等對(duì)線夾銹蝕進(jìn)行研究，針對(duì)試驗(yàn)結(jié)果分析線夾銹蝕原因，提出改進(jìn)對(duì)策，為后續(xù)超高壓線路融冰改造后線夾銹蝕提供借鑒。

1.案例概述

某超高壓線路在2012年實(shí)施地線融冰改造，改造后運(yùn)行約3年，發(fā)現(xiàn)乙線19#塔CH線夾處銹蝕嚴(yán)重，經(jīng)打開線夾發(fā)現(xiàn)地線鋼絞線7股已銹斷5股。另在該線路實(shí)施融冰試驗(yàn)時(shí)，293#塔大號(hào)側(cè)右相架空地線掉線引起跳閘，經(jīng)檢查由于該線路段CH線夾連接處銹蝕嚴(yán)重引起。為明確超高壓線路地線融冰改造后線夾銹蝕的原因，對(duì)抽查的地線線夾樣品進(jìn)行檢測(cè)和腐蝕試驗(yàn)，從而為改進(jìn)融冰改造方案，提升超高壓線路融冰線路安全性和可靠性提供借鑒。

2.試驗(yàn)研究與結(jié)果

為研究地線融冰線夾銹蝕原因，對(duì)抽查樣品進(jìn)行外觀、X射線衍射、金相分析、鹽霧分析及通流分析等試驗(yàn)，具體試驗(yàn)如下：

2.1 外觀分析

對(duì)抽查樣品的銹蝕情況進(jìn)行外觀分析，發(fā)現(xiàn)樣品銹蝕段均為鍍鋅鋼絞線，而且地線與線夾連接處也容易發(fā)生嚴(yán)重的銹蝕，鍍鋅層基本消耗，銹蝕長(zhǎng)度約為20cm～25cm。在線夾上的銹蝕主要有黃色銹蝕和白色銹蝕兩種，其他部位則是少數(shù)絞線發(fā)生銹蝕，雖然鍍鋅層發(fā)生顏色變化，但是仍具有防銹蝕功能。

2.2 X射線衍射分析

對(duì)抽查的線夾樣品的成分進(jìn)行光譜定量分析，并與相應(yīng)的電力金具技術(shù)指標(biāo)進(jìn)行核對(duì)，樣品中鋁含量均高于99.5%，符合線夾化學(xué)成分設(shè)計(jì)要求。光譜分析結(jié)果詳見表1。

為分析黃色銹蝕和白色銹蝕的衍射光譜，分別從線夾樣品中刮取黃色銹蝕和白色銹蝕粉末，采用Rigaku Ultima IV型X射線衍射儀進(jìn)行X衍射光譜分析。分析結(jié)果如圖1所示。

X射線衍射結(jié)果表明，黃色銹蝕樣品中主要含有鐵、鋅、鋁的氧化物，并含有少量的氯和硫，表明線夾已經(jīng)發(fā)生嚴(yán)重的銹蝕。白色銹蝕樣品中主要是鋁的氫氧化物和氧化物，提示白色銹蝕為鋁發(fā)生氧化銹蝕。

2.3 金相分析

選取線夾的內(nèi)部銹蝕樣品，經(jīng)過鑲樣、打磨、拋光后進(jìn)行金相檢驗(yàn)，線夾的金相檢驗(yàn)結(jié)果如圖2所示。

金相檢驗(yàn)顯示，樣品的金相組織屬于正常的珠光體，滲碳體也呈均勻?qū)訝罘植肌５?，發(fā)生黃色銹蝕的樣品的金相組織則疏松多孔，而且金相顏色發(fā)深，但是晶體結(jié)構(gòu)并無(wú)顯著變化。金相組織中也有明顯得脫碳現(xiàn)象，晶粒較大，提示此處發(fā)生銹蝕過程中溫度較高，線夾金屬組織發(fā)生再生長(zhǎng)。

2.4 鹽霧分析

為分析超高壓線路在鹽霧環(huán)境下的銹蝕情況，對(duì)線夾進(jìn)行鹽霧環(huán)境下的試驗(yàn)分析。鹽霧試驗(yàn)后線夾附近產(chǎn)生明顯大面積黃銹，沒有黃銹的鍍鋅鋼絞線縫隙之間也出現(xiàn)大量白銹，在多個(gè)樣品中腐蝕最嚴(yán)重。

2.5 通流分析

根據(jù)本文的前期試驗(yàn)結(jié)果，超高壓線路的線夾按某超高壓線路的現(xiàn)場(chǎng)工藝壓接后與等長(zhǎng)導(dǎo)線的電阻比為0.85，若通電后線路升溫，則升溫后的電阻比為4.02；說(shuō)明當(dāng)腐蝕產(chǎn)生溫升后電阻更進(jìn)一步劇烈增大，成數(shù)量級(jí)增加。過大的接觸電阻將導(dǎo)致通流時(shí)發(fā)熱。完成經(jīng)鹽霧腐蝕試驗(yàn)后的對(duì)線夾樣品進(jìn)行與超高壓線路通電同樣條件的通流試驗(yàn)。

（1）溫升前直流電阻測(cè)量。試驗(yàn)時(shí)，在回路中通入穩(wěn)定的20A、30A正反向直流電流，采用直流壓降法進(jìn)行測(cè)量。+20A電流線夾樣品1電阻值為945.0?Ω、線夾樣品2電阻值為1379.5?Ω；對(duì)應(yīng)等長(zhǎng)導(dǎo)線1電阻值為1730.0?Ω，等長(zhǎng)導(dǎo)線2電阻值為1837.0?Ω。-20A電流線夾樣品1電阻值為960.0?Ω、線夾樣品2電阻值為1435.0?Ω；對(duì)應(yīng)等長(zhǎng)導(dǎo)線1電阻值為1745.0?Ω，等長(zhǎng)導(dǎo)線2電阻值為1850.0?Ω。+30A電流線夾樣品1電阻值為954.0?Ω、線夾樣品2電阻值為1409.7?Ω；對(duì)應(yīng)等長(zhǎng)導(dǎo)線1電阻值為1734.3?Ω，等長(zhǎng)導(dǎo)線2電阻值為1847.3?Ω。-30A電流線夾樣品1電阻值為961.0?Ω、線夾樣品2電阻值為1450.0?Ω；對(duì)應(yīng)等長(zhǎng)導(dǎo)線1電阻值為1740.0?Ω，等長(zhǎng)導(dǎo)線2電阻值為1848.0?Ω。

（2）溫升后直流電阻測(cè)量。試驗(yàn)在電氣試驗(yàn)室進(jìn)行。在回路中通入穩(wěn)定的20A、30A正反向直流電流，采用直流壓降法進(jìn)行測(cè)量。+20A電流線夾樣品1電阻值為240.5?Ω、線夾樣品2電阻值為578.0?Ω；對(duì)應(yīng)等長(zhǎng)導(dǎo)線1電阻值為179.0?Ω，等長(zhǎng)導(dǎo)線2電阻值為328.5?Ω。-20A電流線夾樣品1電阻值為244.5?Ω、線夾樣品2電阻值為583.5?Ω；對(duì)應(yīng)等長(zhǎng)導(dǎo)線1電阻值為180.0?Ω，等長(zhǎng)導(dǎo)線2電阻值為330.5?Ω。+30A電流線夾樣品1電阻值為245.7?Ω、線夾樣品2電阻值為579.7?Ω；對(duì)應(yīng)等長(zhǎng)導(dǎo)線1電阻值為179.7?Ω，等長(zhǎng)導(dǎo)線2電阻值為334.7?Ω。-30A電流線夾樣品1電阻值為247.0?Ω、線夾樣品2電阻值為583.0?Ω；對(duì)應(yīng)等長(zhǎng)導(dǎo)線1電阻值為180.7?Ω，等長(zhǎng)導(dǎo)線2電阻值為334.0?Ω。

3.原因分析與對(duì)策

3.1 原因分析

（1）鍍鋅鋼與鋁的異種金屬接觸形成腐蝕電偶，加速電化學(xué)腐蝕的發(fā)生。采用線夾壓接的地線，表面是鋅層，基體是鋼鐵，而線夾是鋁材質(zhì)，3種金屬腐蝕電位不同，相互接觸時(shí)形成腐蝕電偶，發(fā)生電化學(xué)腐蝕。

（2）線夾鋁發(fā)生陽(yáng)極氧化腐蝕。線夾分別與兩根地線相連，但一側(cè)腐蝕重，一側(cè)腐蝕輕，具有顯著差異，體現(xiàn)出陽(yáng)極氧化的特征。腐蝕重的一側(cè)線夾內(nèi)壁出現(xiàn)大量疏松白銹，經(jīng)試驗(yàn)分析均證實(shí)為鋁的氧化物。

（4）鍍鋅鋼和鋁雙向腐蝕導(dǎo)致接觸電阻急劇加大。線夾和鍍鋅鋼絞線連接的部位，界面兩側(cè)金屬發(fā)生雙向腐蝕，氧化物的電阻率遠(yuǎn)高于金屬本身的電阻率，發(fā)生雙向腐蝕的結(jié)果，腐蝕形成厚厚的氧化膜層，同時(shí)腐蝕產(chǎn)物的疏松結(jié)構(gòu)使線夾與地線更為松動(dòng)，接觸電阻急劇增加。

3.2 實(shí)施對(duì)策

（1）將地線及跳線全部更換為鋁包鋼絞線并采用耐張線夾。

（2）耐張線夾應(yīng)按規(guī)范工藝壓接，并應(yīng)特別加強(qiáng)線夾鍍鋅質(zhì)量把控。壓接前鋼絞線應(yīng)涂抹導(dǎo)電脂，壓接后還應(yīng)對(duì)鋁套管與地線連接處涂抹導(dǎo)電脂，鋁套管與鋼錨連接處涂抹導(dǎo)電脂或凡士林等密封材料，確保將縫隙封住。

（3）耐張線夾引流板螺栓宜采用不銹鋼螺栓，鋼錨段可再采用玻璃鱗片等耐磨涂層加強(qiáng)防腐。

結(jié)語(yǔ)

超高壓線路融冰改造是近年來(lái)國(guó)內(nèi)電網(wǎng)發(fā)展的趨勢(shì)之一，雖然取得良好抗冰效果，但是亦出現(xiàn)線夾銹蝕問題。本文通過對(duì)某超高壓線路地線融冰線夾銹蝕樣品進(jìn)行試驗(yàn)分析，研究產(chǎn)生銹蝕的原因。結(jié)果提示采用鋁包鋼絞線并采用耐張線夾能夠有效預(yù)防線夾銹蝕，為預(yù)防后續(xù)超高壓線路融冰改造后線夾銹蝕提供借鑒。

參考文獻(xiàn)

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