一起主变高压抱箍线夹断裂现象的分析研究

尹柳　李伟欢　邹磊　康李一　吴凡　曹杰　彭嘉轶　陈辉宇　郭舜　刘立林

摘  要：本文介绍了一起主变高压抱箍线夹贯穿性断裂的事件，通过金属成分检测分析该抱箍线夹为黄铜材质，并对材质不合要求的抱箍线夹进行更换，确保主变设备安全稳定运行。

关键词：抱箍线夹，贯穿性断裂，金属成分检测

1.背景

近年来，随着长沙电网“630攻坚”和提升电网供电能力三年行动计划的持续开展，对供电安全可靠性要求逐步提高，对电力设备金属成分检测越来越重视。电力设备金属成分组成是决定设备性能的主要因素，由于金属的选材不当或使用不当会造成材料的过早失效，严重的可能会发生重大事故。通过对金属材料的成分进行分析，了解材料的成分，对产品质量进行监控，对于出现问题的产品进行分析，及时处理，消除设备运行隐患^[1-2]。

2.现场异常现象

长沙某35千伏变电站在巡视时检修人员发现#2主变高压侧抱箍线夹A、B两相有明显裂纹现象，如图1所示。

进一步观察发现线夹裂纹从上至下完全贯通，裂纹非常明显，判断断裂线夹开裂纹部位位于抱耳与接线板连接位置，方向与接触导电杆所受应力方向一致，线夹断口较为一致，未见明显裂纹源，属典型的脆性断裂，断口处有台阶分布现象，属于典型的沿晶断裂。

3.分析处理

将此抱箍线夹进行成分检测，检测结果如表1，主要成分为铜、锌，根据《加工铜及铜合金牌号和化学成分》（GB/T5231），此线夹材质为铅黄铜，而标准中规定铅黄铜中Pb含量最高为2.5%，此材料中铅含量超标58.4%。

Pb在铜锌合金中的固溶度很小，其主要存在于固熔体晶界处，晶界处的单质Pb硬度很低，具有很强的润滑和减磨作用，可使合金具有极高的切削性能，但是线夹中由于Pb含量超标，导致晶界弱化，致使合金的力学性能下降，在螺栓紧固力的作用下变得脆度大，易断裂。

黄铜材质中的Zn对线夹的应力腐蚀有加强作用。应力腐蚀是指金属材料在特定介质中与拉应力的同时作用下所产生的一种破裂现象，应力腐蚀引起的部件失效往往无明显预兆而突然发生脆性断裂。当Zn含量高于20%时，高Zn的α相及β相对应力腐蚀十分敏感，此断裂线夹中Zn含量到达36.38%，所以具有很强的应力腐蚀倾向。

综上所述，此抱箍线夹在受到螺栓紧固力时，拉应力沿抱耳垂直分布，在周围介质（如潮湿空气、腐蚀性气体、微量NH3或SO2）作用下，腐蚀将沿应力分布不均匀的晶粒边界进行，由于线夹的Pb含量超标，致使晶界弱化，在拉应力的作用下导致开裂，裂纹的发展方向垂直于所受的拉应力方向，同时拉应力促使腐蚀介质向内部侵入，使腐蚀裂纹纵向发展，直至抱箍线夹断裂。

4.建议措施

（1）根据《全过程技术监督精益化管理实施细则》金属专业补充规定：“变压器套管抱箍线夹材质铜含量不应低于90%且导电率不应低于30%IACS，不应选用黄铜。”，应选用T2纯铜材质。

（2）早前的变压器上所用抱箍线夹多数为黄铜材质，结合变压器停电，对线夹进行金属成分检测，对材质不合要求的进行更换，更换为铜含量大于90%且导电率不低于30%IACS的抱箍线夹。

（3）对主变压器抱箍线夹进行全面排查，发现存在裂纹的立即更换，如图2所示。

5.结论

本文主要分析了一起主变高压抱箍线夹断裂贯穿性断裂的事件，通过金属成分检测分析该抱箍线夹为黄铜材质，属于产品质量存在严重问题，并及时进行了更换。建议运维检修人员需提前开展金属检测验收，及早发现设备隐患，将隐患控制在设备投运前阶，全力保障电网安全稳定运行。

参考文献

1. 杨定乾，李伟 ，陈赟. 超/特高压均压环抱箍固定方法研究[J].电气工程学报，2016，32（5）：34-35.
2. 徐贤 ， 吴国忠 ， 包艳蓉. 变电站铝设备线夹断裂事故分析[J]，热加工工艺，2012，14（4）：24-25.
3. 武家升，劉亮，李朋 . 35kV套管线夹断裂原因分析[J].理化校验，2015，24（2）：12-13.

作者简介

尹柳，通讯作者，男，汉族，湖南长沙人，硕士研究生，1988年出生，中级工程师，研究方向：继电保护，厂站自动化，智能电网与智能变电站，就职于国网湖南省电力公司长沙供电分公司变电检修室。