500kV架空輸電線路球頭掛環(huán)斷裂分析

雷國偉　周亞兵　王偉

摘要：文章對500kV架空輸電線路發(fā)生球頭掛環(huán)斷裂故障情況進行了介紹，通過對金具受力及斷裂表象、材質、金相等方面的分析，得出引起球頭掛環(huán)金具斷裂的原因，提出了在金具到貨抽檢時增加硬度和金相檢測、金具金屬質量管理機制建立等針對性預防措施。

關鍵詞：500kV架空輸電線路；球頭掛環(huán)；斷裂分析；故障設備；金具受力

中圖分類號：TM755 文獻標識碼：A 文章編號：1009-2374（2014）36-0026-02

1 故障設備情況

500kV一線為2008年6月30日投產運行，全長132.5km（全線與二線同塔架設），導線型號4×630/45。發(fā)生球頭掛環(huán)斷裂（型號為QP-21S）的#132號塔，與前后桿塔高差不明顯，故障段設計覆冰厚度0mm，絕緣子串為懸垂單串，垂直檔距274m，水平檔距415.5m。金具組裝設計及安裝合理，故障前絕緣子串轉動靈活，不存在傾斜。

3 金具試驗情況

3.1 外觀分析

經斷口宏觀檢查，球頭掛環(huán)上半段圓弧部分銹蝕嚴重；由圖1（b）可見，A、B、C斷面均為明顯的脆性斷口，D斷面經歷明顯的塑性變形，其中A、B斷面與銹蝕嚴重的上半段圓弧部分相連。另外，還可見球頭掛環(huán)側面有一條明顯的裂紋，如圖1（c）所示，沿著D斷面與圓弧的交界處，往球頭掛環(huán)的下半部分擴展。球頭掛環(huán)無磨損現(xiàn)象。

4 金具斷裂原因分析

金具組裝設計及安裝合理，運行工況未超出設計使用條件，可排除設計及施工質量問題。

宏觀觀察結果表明，球頭掛環(huán)整體斷裂為明顯的脆性開裂，還可見球頭掛環(huán)側面有一條明顯的裂紋；上半段圓弧部分疑首先開裂；斷面未見明顯的疲勞紋，可排除疲勞引起的斷裂。

成分分析結果表明，球頭掛環(huán)成分符合國家標準GB/T 3077-1999對40Cr的要求。

硬度測試結果表明，球頭掛環(huán)的硬度值高于廠家作業(yè)指導書規(guī)定的硬度范圍，硬度不合格。

球頭掛環(huán)取樣分析結果表明，顯微組織為馬氏體+少量鐵素體，硬度明顯偏高，由此判斷球頭掛環(huán)在出廠前熱處理工藝控制欠佳。另外，球頭掛環(huán)上半段圓弧斷裂時明顯分成了兩部分，呈脆性斷裂，疑鍛造工藝控制欠佳，形成鍛造缺陷。

綜上所述，分析認為此次球頭掛環(huán)斷裂原因是出廠前熱加工工藝控制欠佳，導致未獲得均勻彌散分布的理想組織，造成材料硬度偏高，塑韌性略差，可能運行初期或者運行前已有肉眼無法辨認的細小的微裂紋，微裂紋基本上沿原奧氏體晶界擴展，從而造成此次球頭掛環(huán)脆性開裂。

5 防止金具斷裂針對性措施

（1）對全線該廠家同批次的球頭掛環(huán)進行普查，發(fā)現(xiàn)有裂紋的及時予以更換。對全線同批次球頭掛環(huán)進行材質和性能抽檢，以進一步確定該批次有無質量問題；（2）開展此類入網設備到貨質量抽檢，增加硬度和金相組織檢驗項目，以防止熱加工工藝不當導致的類似故障再次發(fā)生；（3）提高對線路金屬質量監(jiān)督重視程度，進一步完善對金屬質量監(jiān)督檢查的標準規(guī)范，建立金屬質量可追溯的有效機制。

作者簡介：雷國偉（1972-），男，清遠供電局工程師，研究方向：輸電線路運行與檢修。

摘要：文章對500kV架空輸電線路發(fā)生球頭掛環(huán)斷裂故障情況進行了介紹，通過對金具受力及斷裂表象、材質、金相等方面的分析，得出引起球頭掛環(huán)金具斷裂的原因，提出了在金具到貨抽檢時增加硬度和金相檢測、金具金屬質量管理機制建立等針對性預防措施。

關鍵詞：500kV架空輸電線路；球頭掛環(huán)；斷裂分析；故障設備；金具受力

中圖分類號：TM755 文獻標識碼：A 文章編號：1009-2374（2014）36-0026-02

1 故障設備情況

500kV一線為2008年6月30日投產運行，全長132.5km（全線與二線同塔架設），導線型號4×630/45。發(fā)生球頭掛環(huán)斷裂（型號為QP-21S）的#132號塔，與前后桿塔高差不明顯，故障段設計覆冰厚度0mm，絕緣子串為懸垂單串，垂直檔距274m，水平檔距415.5m。金具組裝設計及安裝合理，故障前絕緣子串轉動靈活，不存在傾斜。

3 金具試驗情況

3.1 外觀分析

經斷口宏觀檢查，球頭掛環(huán)上半段圓弧部分銹蝕嚴重；由圖1（b）可見，A、B、C斷面均為明顯的脆性斷口，D斷面經歷明顯的塑性變形，其中A、B斷面與銹蝕嚴重的上半段圓弧部分相連。另外，還可見球頭掛環(huán)側面有一條明顯的裂紋，如圖1（c）所示，沿著D斷面與圓弧的交界處，往球頭掛環(huán)的下半部分擴展。球頭掛環(huán)無磨損現(xiàn)象。

4 金具斷裂原因分析

金具組裝設計及安裝合理，運行工況未超出設計使用條件，可排除設計及施工質量問題。

宏觀觀察結果表明，球頭掛環(huán)整體斷裂為明顯的脆性開裂，還可見球頭掛環(huán)側面有一條明顯的裂紋；上半段圓弧部分疑首先開裂；斷面未見明顯的疲勞紋，可排除疲勞引起的斷裂。

成分分析結果表明，球頭掛環(huán)成分符合國家標準GB/T 3077-1999對40Cr的要求。

硬度測試結果表明，球頭掛環(huán)的硬度值高于廠家作業(yè)指導書規(guī)定的硬度范圍，硬度不合格。

球頭掛環(huán)取樣分析結果表明，顯微組織為馬氏體+少量鐵素體，硬度明顯偏高，由此判斷球頭掛環(huán)在出廠前熱處理工藝控制欠佳。另外，球頭掛環(huán)上半段圓弧斷裂時明顯分成了兩部分，呈脆性斷裂，疑鍛造工藝控制欠佳，形成鍛造缺陷。

綜上所述，分析認為此次球頭掛環(huán)斷裂原因是出廠前熱加工工藝控制欠佳，導致未獲得均勻彌散分布的理想組織，造成材料硬度偏高，塑韌性略差，可能運行初期或者運行前已有肉眼無法辨認的細小的微裂紋，微裂紋基本上沿原奧氏體晶界擴展，從而造成此次球頭掛環(huán)脆性開裂。

5 防止金具斷裂針對性措施

（1）對全線該廠家同批次的球頭掛環(huán)進行普查，發(fā)現(xiàn)有裂紋的及時予以更換。對全線同批次球頭掛環(huán)進行材質和性能抽檢，以進一步確定該批次有無質量問題；（2）開展此類入網設備到貨質量抽檢，增加硬度和金相組織檢驗項目，以防止熱加工工藝不當導致的類似故障再次發(fā)生；（3）提高對線路金屬質量監(jiān)督重視程度，進一步完善對金屬質量監(jiān)督檢查的標準規(guī)范，建立金屬質量可追溯的有效機制。

作者簡介：雷國偉（1972-），男，清遠供電局工程師，研究方向：輸電線路運行與檢修。

摘要：文章對500kV架空輸電線路發(fā)生球頭掛環(huán)斷裂故障情況進行了介紹，通過對金具受力及斷裂表象、材質、金相等方面的分析，得出引起球頭掛環(huán)金具斷裂的原因，提出了在金具到貨抽檢時增加硬度和金相檢測、金具金屬質量管理機制建立等針對性預防措施。

關鍵詞：500kV架空輸電線路；球頭掛環(huán)；斷裂分析；故障設備；金具受力

中圖分類號：TM755 文獻標識碼：A 文章編號：1009-2374（2014）36-0026-02

1 故障設備情況

500kV一線為2008年6月30日投產運行，全長132.5km（全線與二線同塔架設），導線型號4×630/45。發(fā)生球頭掛環(huán)斷裂（型號為QP-21S）的#132號塔，與前后桿塔高差不明顯，故障段設計覆冰厚度0mm，絕緣子串為懸垂單串，垂直檔距274m，水平檔距415.5m。金具組裝設計及安裝合理，故障前絕緣子串轉動靈活，不存在傾斜。

3 金具試驗情況

3.1 外觀分析

經斷口宏觀檢查，球頭掛環(huán)上半段圓弧部分銹蝕嚴重；由圖1（b）可見，A、B、C斷面均為明顯的脆性斷口，D斷面經歷明顯的塑性變形，其中A、B斷面與銹蝕嚴重的上半段圓弧部分相連。另外，還可見球頭掛環(huán)側面有一條明顯的裂紋，如圖1（c）所示，沿著D斷面與圓弧的交界處，往球頭掛環(huán)的下半部分擴展。球頭掛環(huán)無磨損現(xiàn)象。

4 金具斷裂原因分析

金具組裝設計及安裝合理，運行工況未超出設計使用條件，可排除設計及施工質量問題。

宏觀觀察結果表明，球頭掛環(huán)整體斷裂為明顯的脆性開裂，還可見球頭掛環(huán)側面有一條明顯的裂紋；上半段圓弧部分疑首先開裂；斷面未見明顯的疲勞紋，可排除疲勞引起的斷裂。

成分分析結果表明，球頭掛環(huán)成分符合國家標準GB/T 3077-1999對40Cr的要求。

硬度測試結果表明，球頭掛環(huán)的硬度值高于廠家作業(yè)指導書規(guī)定的硬度范圍，硬度不合格。

球頭掛環(huán)取樣分析結果表明，顯微組織為馬氏體+少量鐵素體，硬度明顯偏高，由此判斷球頭掛環(huán)在出廠前熱處理工藝控制欠佳。另外，球頭掛環(huán)上半段圓弧斷裂時明顯分成了兩部分，呈脆性斷裂，疑鍛造工藝控制欠佳，形成鍛造缺陷。

綜上所述，分析認為此次球頭掛環(huán)斷裂原因是出廠前熱加工工藝控制欠佳，導致未獲得均勻彌散分布的理想組織，造成材料硬度偏高，塑韌性略差，可能運行初期或者運行前已有肉眼無法辨認的細小的微裂紋，微裂紋基本上沿原奧氏體晶界擴展，從而造成此次球頭掛環(huán)脆性開裂。

5 防止金具斷裂針對性措施

（1）對全線該廠家同批次的球頭掛環(huán)進行普查，發(fā)現(xiàn)有裂紋的及時予以更換。對全線同批次球頭掛環(huán)進行材質和性能抽檢，以進一步確定該批次有無質量問題；（2）開展此類入網設備到貨質量抽檢，增加硬度和金相組織檢驗項目，以防止熱加工工藝不當導致的類似故障再次發(fā)生；（3）提高對線路金屬質量監(jiān)督重視程度，進一步完善對金屬質量監(jiān)督檢查的標準規(guī)范，建立金屬質量可追溯的有效機制。

作者簡介：雷國偉（1972-），男，清遠供電局工程師，研究方向：輸電線路運行與檢修。