摘要：输变电金属材料部件的完整以及正常运行对于整个电力系统的正常工作都起着至关重要的作用。近年来，随着电力建设的迅速发展，对电力金属材料部件的要求也相应提高。然而，随着行业要求的提升也暴露了许多输变电金属材料部件的问题和弊端，如金属材料部件的失效。金属材料部件失效，在紧要关头往往会导致十分严重的后果，不仅使得电力无法准确及时地传输，而且可能导致严重的事故事件，对生命财产产生巨大的威胁。
关键词：输变电；金属材料；部件失效；原因分析；解决方法
0引言
输变电金属材料的使用贯穿于电网构建的整个过程，包括线路的连接、电能的传递等等。当输变电的金属材料部件失效时，就会使得设备的效能大大降低，严重情况下会造成电网瘫痪，并对电网的稳定性以及安全性也会造成很大影响。
1输变电金属材料失效研究的意义
金属材料的失效是肯定会发生的，只是出现时间早晚的关系。研究金属部件的失效问题是一种逆向思维，它有助于研究预防失效方法的工作的展开。其研究意义具体表现为：首先，它能够有效减少金属失效现象的发生，在一定程度上有助于设备性能的提高，避免因频繁更换零件而造成的经济损失；其次，能够帮助维修人员改善维修技术，提高设备维修的质量；再次，对于失效故障的判断以及金属部件使用期限提供了可靠的依据；最后，可为其技术改进提供了研究的方向以及方法，是技术改进的重要推动力。
2输变电金属材料部件失效原因分析
2.1 设计不合理。部分材料部件的设计不合理、不科学，达不到长时间工作的输变电金属材质要求，设计标准和原理上的要求，没有经过实地考察以及实际测验得出科学设计成果，使得设计产品应对长时间工作的效能不高，从而易使得输变电金属材料部件失效。如金属材料部件中的隔离开关的操作传动机构以及铜铝过渡板的固定性差、容易断裂等现象，都是属于设计过程不合理所导致的材料部件失效。这种设计不合理现象普遍存在于缺乏经验以及无充足资金支持的小型厂家中，受到成本限制或经验不足或设计人员技术不熟练等方面的影响。
2.2 材料质量不佳。优质过关的材料质量是保证输变电金属部件顺利运行的基础之一，粗制滥造的材料必然有损于金属部件的正常长期工作。材料质量不过关，即使有过硬的操作技术和健全的检查制度，也无法从根本上提高输变电金属部件的质量，无法保证输变电金属材料部件的正常运行。材料质量包括采购时确保购进合格质量的材料和工作时避免材料的恶意损坏，采取恰当有效的手段保护金属材料，防止提前报废。如，断路器的连杆以及弹簧长时间运行和反复操作过程必然会有所损坏，应该及时检查、维修或是替换。再如，质量不可靠的铜铝过渡板易于产生裂痕，裂缝逐渐扩大因此裂缝逐渐蔓延，长此以往工作环境下的铜铝过渡板受到外力作用时很容易产生设备线夹断裂现象，无法继续顺利工作。
2.3 安装不科学。科学的安装是保证金属材料部件中顺利运行的前提，应按照相关技术科学进行安装，及时检查。金属部件的安装工作量较大，安装人员的技术水平不一致，安装易受环境影响变数较大，安装过程受到监督检查人员影响等等因素决定了安装过程容易出现差错。安装过程要求安装人员技术过硬，能根据安装要求顺利安装金属材料部件，并根据现场环境和安装用途适当灵活运用安装技术。如铜铝过渡板安装时易受弯折，一旦出现上述状况，则在后期工作运行时，熔合线部位很有可能受到影响从而产生裂缝，裂缝逐渐扩大而蔓延，从而对整个金属部件产生影响。因此，安装过程要求安装人员密切关注安装环境，利用专业技术科学安装。
2.4 监督不到位。金属材料部件正常运行，离不开采购合格质量的金属材料，设计科学可靠的金属材料，科学专业的安转技术等等方面，因此，在每个环节都应该建立、健全可靠有效的监督检查管理制度，监督不到位会导致许多环节脱离具体金属材料部件运行的相关要求。没有系统的、仔细的检查就无法及时诊断问题所在，从而导致严重后果产生。
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3输变电金属部件失效分类
输变电金属材料部件如变电站、输电线路、输电铁塔的失效，究其原因可以分为以下几类：
3.1因变形造成的失效
变形失效是指输变电的金属部件在使用过程中，其受力或者弯折超过了该部件的受力范围或者最大弹性变形限度，导致该部件的形状或者尺寸发生过度变形而失效。其失效的主要原因是：因部分零部件自身重量过大，由于位置放的不是特别恰当而发生变形；零部件在设计时，考虑不够全面，安全度不高，也是零部件发生变形的重要原因之一。
3.2因疲劳而失效
疲劳失效与零件产生的交变应力有关。交变应力就是指零部件在工作过程中，长时间的进行循环载荷，从而使零部件内部产生的一种应力。在这种应力的作用下零部件发生的断裂称之为疲劳断裂。科学研究表明，在某种情况下，零部件可能也会因应交变力而突然断裂，这就是疲劳失效。该现象发生的原理为：金属部件的尺寸大小突然发生变化而导致交变应力集中与某一位置，从而使金属部件产生细小裂缝，在交变应力长时间持续的作用下，这些细小的裂纹会逐渐的增大，相互之间发生连接，从而产生大的裂纹，直至裂纹过大而导致金属部件断裂。如：铜铝过渡板的焊接面发生断裂就是疲劳失效现象。
3.3因腐蚀而失效
这是由于金属部件长时间受到周围环境中带有腐蚀性质的物质的影响，而出现质量变轻、材料外形被破坏或者部件部分缺失等，导致金属部件失效。如酸雨天气，输电铁塔的某些金属部件会因酸雨的腐蚀而失效。
3.4磨损失效
引起磨损失效一般有三个原因：一是该零件的所使用的材料本身不耐磨损；二是金属零件的工作状态，即长时间处于摩擦状态；三是由于操作不当或者安装方式不恰当所引起的磨损。
4对输变电金属部件失效现象的防范
针对上述输变电金属材料部件失效的现象分析结果，进一步提出防范措施：
4.1变电站失效现象防范
对于隔离开关，应定期检查，并且对焊接部位、操作频繁或者磨损部位进行重点检查，当发现变形或者裂缝现象时，必须及时进行零部件的替换；对于铜铝过渡板，首先在制作过程中，应该使用正确的、精确的制作工艺。其次，在安装的过程中，要注意使用正确的安装方法，避免因用力过大而产生裂纹。
4.2输电线路金属材料部件的失效防范
对于输电线路金属材料部件方面，首先，在采购零件之前，必须进行产品检验，将不合格的产品排除在外。同时，在使用之前，安检人员还应采用抽样测验等方式，对这些零部件进行关于性能方面的二次测验，使用双重关卡对零部件的质量进行把关；其次，为了降低施工过程中因方式不当而造成零部件失效的频率，技术人员应规范其安装方法，严禁大力敲打等不规范行为；最后，在定期维修过程中，应着重检查风口以及使用时间较长的线路，对于老化线路应及时更换。对于导线，主要在于加强其制作工序的监督，最大限度的降低铝线中的杂质含量。同时，在采购之前，必须进行质量检测。
4.3输电铁塔失效防范
针对输电铁塔失效现象，首先在修建铁塔时，必须按照国家相关部门对于铁塔修建的规定进行，不能主观臆断，按个人想象修建；其次，在修建过程中，必须注重细节，对于容易发生腐蚀、断裂的地方，加强防护。同时，在修建之前，必须设计科学合理的结构方案；最后，必须重视对于修建铁塔的材料的监测，严格禁止使用不合格的材料以及偷工减料现象的出现。
5结束语
输变电金属材料部件的完好以及顺利运行是保证整个电力系统的基础环节。针对输变电金属材料部件失效现象，通过分析发现，主要由以下原因：设计不合理、材料质量不佳、安装不科学和监督不到位，针对这些原因，提出以下建议，具体包括，精进技术工艺、加强材料合格控制和加强监督检查。
参考文献
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论文作者:蔡宝龙
论文发表刊物:《电力设备》2017年第28期
论文发表时间:2018/1/30
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