碗头介绍

在输电线路中,碗头挂板起到悬挂绝缘子串和悬垂线夹的作用,承受着较大的工作应力,其安全性能对输电线路至关重要,因此需要对碗头挂板各部件设计的合理性进行深入研究。
概述
碗头挂板作为电网建设中重要的连接金具,主要用于连接悬垂线夹与绝缘子串,与其他配件配合起到连接导线和绝缘的作用。通过对国内各大输电线路的故障分析可知,输电线路的瘫痪主要是由于电力金具存在不同程度的磨损与断裂,因此需要对电力金具进行强度分析以及结构的改进优化。
断裂原因
运行承受所挂导线的静载张力及风、雨、雪、冰凌等对导线的作用,增大了失效碗头的应力水平。同时,失效碗头所在的铁塔处于热电厂附近,电厂中长期排放的大量水蒸气、烟气等含有腐蚀性介质(如so2、h2s、nacl 等) 的工业气体,完全可能穿过铸件表面并不致密的镀锌层,直接腐蚀铸件金具的基体。此次分析的断裂失效碗头中存在大量的表面和心部裂纹,其特征完全属于晶间腐蚀和应力腐蚀,碗头铸件的突然断裂就是这种双重腐蚀破坏的结果。另一方面,双联碗头铸件中存在的球化不良、气孔以及缩松等铸造缺陷,也严重弱化了材料基体的力学性能,从而加速了腐蚀裂纹的扩展进程。由于碗头铸件长期承受着一定的应力,在腐蚀性环境和应力共同作用下,在铸件表面的缺陷处会产生裂纹源,并快速沿晶界向内部扩展,造成碗头铸件的应力腐蚀断裂。
(碗头作用图)
防止金具断裂的措施
还没有很好的方法对运行线路金具的裂纹监测,为防止类似事件发生,只能通过金具的出厂验收、安装和运行登检来进行预防和检查。
a.对重要线路和高电压等级线路金具在出厂前要求厂家进行磁粉探伤和抗拉试验。
b.加强线路施工部门金具安装前的检查,特别是金具在施工过程中要受到较大的施工载荷,个别金具可能发生裂纹,在线路投运前要再进行一次认真登检。
c.对已经发生金具腐蚀和有裂纹的线路,要结合停电进行登检(利用10 倍放大镜进行检查)。
d.对已运行20 年的重要线路,应根据资金情况对受力大的重要铸造金具进行更换,也可对金具进行抽样检查后确定更换方案。
(碗头分类)
材料金相分析
金相分析结果证明,双联碗头的制造材质是铁素体球墨铸铁,铸件中存在严重的球化不良、缩松、气孔等铸造缺陷。这些缺陷的存在将直接降低材料的力学性能。金相分析中还发现失效的双联碗头铸件的表面和内部都存在大量长短不一的裂纹,裂纹均起源于表面呈分枝和直线状沿晶界向内快速扩展,具有明显的腐蚀裂纹的特征。扫描电镜观察分析结果说明,双联碗头表面的镀锌层并不致密,存在外界气体侵入的通道。碗头基体中的裂纹均起源于铸件表面的缺陷和晶间开裂处,在表面镀锌层之下普遍存在较浅的晶间开裂。
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