对架空电力线路连接金具失效的研究

对架空电力线路连接金具失效的研究

卢筱薇

（广西送变电勘察设计有限公司）

摘要:近年来，随着我国经济水平的不断发展，使得架空电力线路连接金具失效问题受到社会各界人士的关注和重视，因此如何避免失效事故的发生尤为重要。本文就架空电力线路连接金具失效的相关内容进行了全面探究，并针对其提出若干失效分析方法，以此提高电网系统的使用安全性和稳定性，保障企业的经济效益。

关键词:架空电力线路；连接金具；失效

架空电力线路连接金具的有效性直接影响着电网系统的稳定运行。然而，由于各种因素的影响，使得磨损、腐蚀等各类金具失效问题仍然存在。一旦发生金具失效，不仅会影响人们的正常生活，还会降低电网的使用安全性。鉴于此，保障架空电力线路连接金具的有效性具有至关重要的作用。以下就架空电力线路连接金具失效及改进措施进行研究和分析，以供参考。

连接金具的类型及薄弱环节

（1）连接金具的类型。众所周知，连接金具在架空电力线路中具有固定、支撑以及接续导体、保护绝缘体等相关作用。同时，连接金具在其他杆塔的锚固等方面也有一定的作用。目前，连接金具的类型主要根据其结构特点及应用条件进行划分，共包括三大类型。其一，环-链型。该类型具有构造简单、受力条件好等优点，并且在实际应用中不受任何方向的限制，属于通用金具，如延长环、U型挂环及螺丝等。其二，球-窝型。主要具有转动灵活、无方向性、安装简单等优点，主要与其结构相似的悬式绝缘子配合运用，属于一种专用金具，如碗头挂板等。其三，板-板型。与环-链型一样属于一种通用金具，如调整板、U型刮板、平行等。总的来说，根据当下连接金具的使用情况，为了保证其载荷能力，我国对连接金具的材料、连接型式等方面制定了严格的标准，以此提高其耐磨性与耐腐蚀性。

（2）连接金具的薄弱环节。连接金具失效事故与其薄弱环节存在紧密联系，而薄弱环节与其服役条件又存在一定的关联，因此详细研究连接金具的薄弱环节具有重大的意义。连接金具需要承受机械荷载，同时在气候环境复杂多变的条件下完成服役，再加上架空电力线路的运作受到雨水、大风等恶劣因素的影响，很大一方面促使导线加剧振动，导致连接金具受力点受到影响，继而引起磨损、断裂等失效事故[1]。具体而言，连接金具的受力点一般为金具之间或者金具与其他零件的连接位置，并且承受着机械载荷，此处即为连接金具的薄弱环节。

2.连接金具的失效类型分析

（1）磨损失效。该失效类型在连接金具失效中最为常见，大多表现在其薄弱环节处，并存在连接处显著减薄的特点，如U型螺丝。U型螺丝常用于直线杆塔类型中，主要与避雷线悬垂配套使用，因其为首件，所以极易出现磨损现象。

（2）腐蚀失效。该失效类型是最早出现的失效类型，其中应力腐蚀开裂、氢脆等失效类型大多在其基础上而出现。腐蚀失效根据连接金具的不同材质分为不同的腐蚀形式，若为碳钢材质，主要包含均匀腐蚀和点腐蚀，其中均匀腐蚀在点腐蚀不断增强的情况下而生成；若为球墨铸铁等材质，主要为冲刷腐蚀。另外，连接金属的腐蚀性在不同大气环境下也表现出较大的不同，其中工业大气的危害最大，其次是海洋大气和农业大气。究其原因，可能由于工业大气中污染物多为灰尘，而附在金具表面上灰尘中含有硫化物、碳化物的颗粒与工业大气污染物融合并作用后，便产生连接金具腐蚀现象。

（3）应力腐蚀开裂。应力腐蚀开裂大部分是在腐蚀环境及拉应力的作用下而发生，具有一定的隐匿性，一定程度下会引发严重的失效事故。连接金具的材质通常情况下为铸铁件，在酸雨、湿气等气候环境下极易出现氧化腐蚀的情况，而一旦出现拉应力问题，则会增加应力腐蚀开裂的发生几率。脆性断裂是应力腐蚀开裂最为显著地特征，其断口在腐蚀作用下呈现出放射状。

（4）疲劳失效。疲劳失效也就是疲劳断裂，通常因连接金具变动负荷状态下以及长时间运作下而发生。疲劳断裂的断口包含疲劳裂纹扩展区、疲劳源区、瞬时破断区等区域类型。其中裂纹扩展区在发现疲劳破坏性质方面是最为关键的区域，大多呈现出明显的海滩波纹状、贝纹状等条纹特征。据了解，应力区域中存在的裂纹源主要由晶界裂纹、剪切滑移等因素影响形成，同时在疲劳应力不断作用下逐步生成疲劳源区[2]。另外，裂纹扩展在继续增大的情况下会降低连接金具的负荷力，就会断破连接金属，继而生成瞬时断破区。

连接金具失效分析方法的步骤探究

（1）收集连接金具的资料信息。全面收集连接金具的资料信息有助于规范金具检查的程序和方式，更有利于快速发现失效类型。因此，相关工作人员应做到：第一，确定连接金具的出厂信息，包括原材料检验单、设计图纸、机械性能试验报告等内容。第二，详细收集及统计连接金具以往的工作信息，主要对影响其工作的因素、实际受力情况以及腐蚀性环境因素等各方面的资料信息。

（2）检查金具的失效部位。相关工作人员需认真检查已失效的连接金具，以便找出失效原因，为接下来的金具使用及修护提供有力地指导。因此，在实际检查中，需密切观察失效部位的情况，特别是磨损表面、腐蚀表面等各个方面的情况。为了以后更好地取证、找资料，工作人员需从多个角度对其拍照存档，从而进一步提高预防连接金具失效问题的发生。

（3）试验金具的机械性能。机械性能主要包括冲击、硬度等方面的性能，通过机械性能试验可有效确定连接金具的材质[3]。另一方面，由于金具承受机械载荷，因而要求连接金具在破坏性载荷作用下仍然不会变形，并且永久性有效。近几年来，在低温、霜冻等恶劣气候环境下造成连接金具发生冻裂问题的次数逐渐增多，所以不断采取机械性能试验有利于分析连接金具出现冻裂的原因，从而保障金具的使用周期。

（4）对金具采取取样检验。主要包括宏观及微观检验，首先在失效金具上进行取样，以磨损表面、断口等位置为主，其次使用正确的切割法取样，并在取样时避免失效金具出现机械损伤或者真实表面被破坏的情况，然后借助电子显微镜等设备对其加以研究和分析[4]。检验结果发现，疲劳断裂、磨损失效等不同类型断口的宏、微观特征存在极大区别，并且在形貌上也有较大差别。通过取样检验，一来可以明确失效类型、裂纹源等内容，二来可以发现诱发失效的主要因素，从而预防失效事故的发生。

（5）实施金相检验。金相实验不但可以发现金具材料的使用缺陷，还能快速确定失效后所引发的后果。同时，通过金相实验还能研究和分析热处理不当、夹杂物、脱碳等方面的内容。

（6）分析化学物质及失效原因判定。首先，化学分析连接金具腐蚀表面的腐蚀产物、沉积物等物质，有利于早期发现及确定引发金具失效的因素。其次，综合以上各类方法以及试验结果可最终确定引发失效事故的原因，从而积极避免同类事故的发生。

结语

综上所述，全面分析连接金具的失效类型及失效原因，不仅可以提高连接金具的使用周明，还能增强其服役安全性，进而保证架空电力线路的有效性和可靠性。

参考文献

[1]郑键雄.架空电力线路的运行与常见故障分析[J].军民两用技术与产品，2015（16）：101.

[2]胡超.针对架空输电线路工程管理的初探[J].电子制作，2013（21）：249.

[3]苏晓.浅谈220kV架空输电线路运行管理[J].中国高新技术企业，2014（23）：103-105.

[4]严宏.110kv输电导线连接点发热问题分析[J].房地产导刊，2014（23）：168-169.