蔣 菲，呂巖婷，孫賀斌

(1.國(guó)網(wǎng)甘肅省電力公司電力科學(xué)研究院，甘肅 蘭州 730070；2.甘肅電力科學(xué)研究院技術(shù)中心有限公司，甘肅 蘭州 730070)

0 引言

在電網(wǎng)中使用的高壓開(kāi)關(guān)設(shè)備中，高壓隔離開(kāi)關(guān)數(shù)量達(dá)到了高壓斷路器的近4倍，其主要功能是保證高壓電器及裝置在檢修工作時(shí)的安全，起隔離電壓的作用，不能用于切斷、投入負(fù)荷電流和開(kāi)斷短路電流，僅可用于不產(chǎn)生強(qiáng)大電弧的某些切換操作。在實(shí)際應(yīng)用中，隔離開(kāi)關(guān)的不良狀態(tài)(包括觸頭燒蝕、接觸松動(dòng)、表面腐蝕等)會(huì)使其工作狀況發(fā)生明顯惡化，隨著接觸電阻的增大，接觸區(qū)域的溫度也會(huì)逐漸升高，引起接觸面的快速氧化，導(dǎo)致局部區(qū)域出現(xiàn)熔焊或者松動(dòng)引起電弧的情況，嚴(yán)重時(shí)可能使電氣設(shè)備發(fā)生損毀或停電等故障[1-3]。

1 概述

2020-03-05 ，某供電公司進(jìn)行隔離開(kāi)關(guān)停電檢修時(shí)發(fā)現(xiàn)隔離開(kāi)關(guān)動(dòng)觸頭腐蝕嚴(yán)重。該隔離開(kāi)關(guān)為新東北電氣高壓開(kāi)關(guān)有限公司生產(chǎn)，為雙柱垂直開(kāi)啟式隔離開(kāi)關(guān)，出廠日期為2004 年5 月，投運(yùn)日期為2005 年12 月，額定電流2 500 A。

2 隔離開(kāi)關(guān)檢驗(yàn)

2.1 宏觀檢查

該隔離開(kāi)關(guān)觸頭分為兩部分，中間部分為銅覆銀，兩側(cè)為鋁合金，兩部分由三顆螺栓進(jìn)行連接，觸頭鋁合金部分腐蝕嚴(yán)重，已經(jīng)出現(xiàn)了剝落腐蝕特征，腐蝕產(chǎn)物呈片層狀，灰白色，部分腐蝕產(chǎn)物已從基體脫落。

2.2 材質(zhì)分析

對(duì)觸頭鋁合金部位表面剝落層打磨去除后進(jìn)行光譜材質(zhì)成分分析，分析結(jié)果見(jiàn)表1。

從樣品光譜分析結(jié)果看，該觸頭屬于2XXX系鋁合金，含銅、鎂量較高；因使用單位無(wú)法提供觸頭鋁合金部位相關(guān)材料牌號(hào)信息，僅能從光譜分析結(jié)果大致判定，其中觸頭不符合Q/GDW 11717—2017《電網(wǎng)設(shè)備金屬技術(shù)監(jiān)督導(dǎo)則》中“9.2.5 條 導(dǎo)電臂、接線板、靜觸頭橫擔(dān)鋁板不應(yīng)采用2 系和7 系鋁合金，應(yīng)采用5 系或6 系鋁合金”相關(guān)要求。

表1 光譜材質(zhì)成分分析(質(zhì)量分?jǐn)?shù)) %

2.3 掃描電鏡微觀形貌及能譜分析

截取觸頭鋁合金部分表面剝落層進(jìn)行電鏡形貌觀察及能譜分析，發(fā)現(xiàn)剝落層表面呈塊狀分布，并且存在較嚴(yán)重的放電現(xiàn)象。選取表面微區(qū)進(jìn)行能譜分析，發(fā)現(xiàn)剝落層的主要化學(xué)成分為氧化鋁，氧化鋁不具備導(dǎo)電性，因此造成電荷在樣品表面聚集產(chǎn)生放電。從觸頭剝落層微區(qū)能譜分析來(lái)看，觸頭不同區(qū)域微區(qū)成分存在差別，但均以金屬氧化物為主。

在觸頭鋁合金內(nèi)部截取試樣磨拋后進(jìn)行掃描電鏡微觀形貌觀察及能譜分析，可以看見(jiàn)試樣表面存在較暗的基底區(qū)域與較亮的區(qū)域，對(duì)樣品進(jìn)行面掃能譜分析后得到樣品各元素面分布圖。從面分布圖中可以看出Mg 元素、O 元素與Cu 元素呈不均勻分布，對(duì)應(yīng)于圖像上明亮的部分；而Al 元素亦呈不均勻分布，對(duì)應(yīng)于圖像上較暗的部分，由此可知觸頭鋁合金內(nèi)部Mg 元素、O 元素與Cu 元素形成了中間化合物，以二次相的形式在晶界析出了。這些二次相易與Al 基體組成腐蝕電偶而形成活性腐蝕通道。當(dāng)腐蝕沿著平行于合金表面的晶界發(fā)展時(shí)，腐蝕產(chǎn)物聚集于晶界，由于其體積大于所消耗的原晶界體積，從而對(duì)鋁合金表層晶粒產(chǎn)生楔形外推力，使表層晶粒與合金內(nèi)層剝離，發(fā)生剝落腐蝕[4-5]。

3 結(jié)論

觸頭材質(zhì)中含有較多的銅元素，銅對(duì)鋁來(lái)說(shuō)是強(qiáng)陰極性元素，可以對(duì)鋁合金的耐蝕性產(chǎn)生很大的影響，當(dāng)銅在晶界形成二次相，與Al 基體組成腐蝕電偶而形成活性腐蝕通道，在大潮濕環(huán)境及空氣中二氧化碳、二氧化硫、氮氧化物等形成的酸性物質(zhì)的作用下，產(chǎn)生嚴(yán)重的晶間腐蝕，導(dǎo)致觸頭鋁合金部分發(fā)生了嚴(yán)重的腐蝕剝落。

4 意見(jiàn)及建議

為了防止此類事件的再次發(fā)生，保障電網(wǎng)安全及供電可靠性，建議采取如下措施：

(1) 加強(qiáng)對(duì)同類設(shè)備部件的監(jiān)督檢查，及時(shí)發(fā)現(xiàn)和消除部件缺陷。

(2) 加強(qiáng)對(duì)新購(gòu)置同類設(shè)備部件及備品備件的驗(yàn)收檢查，防止使用化學(xué)成分不符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求的部件。