摘要：耐张线夹是用于固定导线，以承受导线张力，并将导线挂至耐张串组或杆塔上的金具。压缩型耐张线夹除承受导线或避雷线的全部拉力外，还作为导电体，是输电线路中不可或缺的重要元件，对高压输电线路的安全、稳定运行具有重要的作用。
关键词：输电线路；耐张线夹
1 前言
随着电网的迅猛发展，电压等级的提高，对输电线路耐张线夹的性能要求也在不断提高。由于电网基础建设过程中线夹监督检验量较大、检验手段相对欠缺，部分已安装的输电线路线夹在不同运行条件下将会发生不同情况的组织老化、内部腐蚀及性能劣化，严重的将导致耐张线夹断裂失效，从而影响到电网的安全稳定运行。
2 耐张线夹断裂情况
某220kV回路的转角塔C相耐张线夹发生了断裂。耐张线夹的型号为NY-400/50，属液压型耐张线夹，铝管的材质为纯铝，钢锚的材质为Q235。钢芯铝绞线的型号为LGJ-400/50。事故时线路附近无异常灾害天气，但发生了短时过电流。断裂发生在铝管内的钢锚口附近，钢锚口附近的钢芯兹全部断裂，并严重烧损，铝管也发生了断裂。断裂的耐张线夹外观如图1所示。
3 耐张线夹断裂原因分析
3.1断口外观形貌分析
铝管的断裂位置在铝管的中部钢锚口附近，大致与钢锚口的端而一致。铝管断口的两侧有较明显的颈缩变形，断口表而有熔化的痕迹，在钢锚口的端而附近及铝管内壁均有被熔化的铝飞溅的痕迹，表明断裂瞬间铝管断口附近的温度短时达到了660℃铝的熔点）以上。
钢芯兹断裂在钢锚口附近，7根钢芯兹的断口不完全在一个平而上。将导线侧断裂铝管的变形部分害」除后，露出导线端残留的钢芯兹。钢芯兹表而氧化严重，如图2所示。其中4根残留的钢芯兹较短，断而位于钢锚口附近，断而收缩，符合拉断时的颈缩特征；另3根稍长，断口位置位于钢锚内，断口较齐平。而残留钢芯兹延伸到铝绞线中的部分则没有发生明显氧化，外观色泽正常，表明残留的钢芯兹经历过一个短时较高的温度。铝管压接处的铝导线表而、铝管与导线之间存在黑色的氧化腐蚀产物。
将钢锚外的铝管割除，钢锚的外观形貌如图3所示，可观察到分段压接的痕迹。将钢锚沿纵向割开检查，钢锚内的钢芯兹压接紧密，无断股现象，无明显高温氧化烧损或腐蚀现象。钢锚侧的钢芯兹断口呈现3根断而较平齐，另4根出现颈缩的特征。
3.2钢芯兹和铝管显微组织分析
对铝管和钢锚内的钢芯兹分别取样进行显微组织分析，铝管的金相组织形貌如图4所示，无裂纹、气孔、夹杂物等异常组织。钢芯兹的金相组织形貌如图5所示，其中钢基体的金相组织为珠光体+铁素体，钢芯兹外的镀锌层，可能由于钢锚压接过程的挤压，镀锌层局部有脱落现象。钢锚与铝导线间隙处的钢芯兹（图2所示部位）由于高温烧损严重，未进行显微组织分析。
3.3断裂钢芯兹表而显微形貌
分别取1根断口齐平的钢芯兹和1根发生颈缩的钢芯兹，对外表而进行了形貌观察，如图6所示。取样位置为钢锚内钢芯兹的断口附近。断口齐平的钢芯兹，断口附近的表而存在许多相互平行、并平行于断而（垂直于轴向）的裂纹；断裂时发生颈缩的钢芯兹，表而也存在相互平行的裂纹，但裂纹未完全张开，裂纹较浅，表而覆盖氧化腐蚀产物。
3.4应力计算
建模型时将真实的耐张线夹结构进行了简化：将钢芯兹按单根钢兹处理，其截而积等于7根钢芯兹的和，对铝导线也进行了类似处理。按轴对称建模，将模型沿轴线扩展后如图7所示。位移的边界条件设为在导线远端的轴向位移为零；施加的载荷为：钢芯铝绞线的张力施加于耐张线夹钢锚的远端（钢芯铝绞线的平均张力为29.3kN），将钢锚与钢芯兹、钢芯兹与铝导线及铝导线与铝管之间进行祸合处理。需要输入的参数有：钢的弹性模量为2x10"Pa，泊松比为0.28；铝的弹性模量为5.9x10`0Pa，泊松比为0.31。
对耐张线夹解剖时发现铝导线与铝管之间，以及外层铝导线上存在黑色的氧化腐蚀产物，这些腐蚀产物可能是对线路改造施工压接时未对导线表而彻底清除，也可能是服役过程中逐渐形成的。氧化腐蚀产物与金属铝相比，导电性较差，因此会造成耐张线夹发热。
由计算可知，钢锚口附近钢芯兹的应力对温度变化较敏感，较高的温升产生较大的热应力，当温度产生波动时，则在应力集中部位产生疲劳应力，当超过疲劳极限时则萌生疲劳裂纹。温度的波动可能来自电流的变化，因为产生的热量与电流的平方成正比，气象条件的变化也会使耐张线夹的温度产生波动。受钢锚口压接的影响，7根钢芯兹的受力状况不可能完全一致，因此分别形成如图6（a）所示较深的疲劳裂纹和图6（b）所示较浅的疲劳裂纹。疲劳裂纹主要沿垂直于拉应力的方向发展，因此对于疲劳裂纹较深的钢芯兹，最终拉断时形成较平的断口，疲劳裂纹很浅的钢芯兹最终拉断时则发生颈缩，因此7根钢芯兹形成3个较平的断口和4个发生颈缩的断口。
4 运维耐张线夹问题以及建议
4.1运维耐张线夹问题
（1）对预绞丝的运维能力不足，由于该产品从美国引进，
国内对其使用方法、维护手段、检测手段以及鉴定方法等方面存在不足。
（2）针对使用帕尔普生产的预绞式耐张线夹多次发热引发跳闸的问题，2013年郑州供电公司对60基有重要跨越线路上使用帕尔普生产的预绞式耐张线夹，已经基本更换完毕，还有492基杆塔还没有进行更换。若将上述预绞丝全部更换，相当于将近十年来的线路改造工作全部更换，其需要投入大量的人力、物力以及电网的停电配合。
（3）对于未更换的预绞丝，没有有效的实时监测手段。因预绞丝发热具有偶然性，同一地点存在连续几天红外发热检测不一致情况。而目前暂无有效全面监控手段，只能通过地毯式全面排查，查找缺陷点。
4.2运维建议
（1）对110千伏以上使用预绞丝的线路进行红外测温排查，对存在发热隐患的预绞丝进行整改；
（2）开展专题研究，针对预绞丝及同类产品编制指导意见，制定施工、验收、运维标准；
（3）对于老旧线路（导线表面氧化层较厚，不易打磨的）禁止耐张和引流使用预绞丝接续；抢修采用预绞丝时，需根据线路情况选择性使用，并严格施工工艺。
（4）耐张线夹、跳线禁止使用预绞丝接续；重要线路和特殊地段要慎用预绞丝；工程验收时要特别加强对预绞丝的验收工作，杜绝缠绕不紧密、有缝隙等现象。
（5）加强对预绞丝及同类产品的检测，增加红外测温频次，发现缺陷立即进行整改；加强与调度的协作，当使用预绞丝线路工作电流接近或超过导线最大载流量的75%时，应立即组织红外测温检查。
5 结束语
近年来，国内发生过多起因压接管压接质量不良、内部腐蚀严重而导致的耐张线夹断裂事故。因此，在今后的线路检修过程中.应加强对输变电线路压接管的内部腐蚀情况检测，保证输电线路的安全可靠运行。
参考文献：
[1]张午阳，李世勉，周媛.一种输电线路耐张线夹失效断裂原因分析[J].重庆电力高等专科学校学报.2013（06）
[2]刘纯，熊亮，陈红冬，李雪.500kV输电线路耐张线夹钢锚断裂分析[J].上海电力.2010（Z1）
论文作者:张晓乐
论文发表刊物:《基层建设》2019年第18期
论文发表时间:2019/9/16
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