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[碳纖維導線 ] 某輸電線路碳纖維導線斷線原因分析

dhn110
P: 2019-03-28 14:48:56

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1、基本情況

某日一500kV 架空輸電線路 C 相 故障,重合不成,開關三跳,強送失敗。巡線檢查發現,該線路 某一檔大小號側斷線, 距離小號側 大約2米處 C相 子導線 斷裂情況如下圖所示。

▲圖  導線斷裂現場照片

該500kV架空輸電線路 導線型號爲 JLRX/F2A-460/40-26 型碳纖維複合芯軟鋁導線,故障發生後,電網公司運檢部門立即組織電科院等相關單位現場對斷裂導線取樣(取樣區域爲導線兩側斷口及斷口往大號側約 50 米),及時開展了導線斷口分析、導線性能檢測、故障模擬試驗等,對導線斷裂原因進行了綜合分析。

2、導線斷口分析

根據現場取樣知,斷裂導線鋁股表面附著一層黑色汙垢,兩端鋁線斷口呈拉伸頸縮狀。

▲ 圖 故障導線兩側斷口形貌

斷口兩側芯棒均稍有內縮,該檔小號側僅露出少量玻璃纖維絲。大號側斷口外存在長約 400mm 的黑色絲絮狀物質,部分軟鋁型線上有放電痕迹。

▲圖 兩側故障導線芯棒斷口形貌


圖 小號側斷口軟鋁型線上的放電痕迹

剝開外層鋁股,斷口兩側碳纖維芯棒均已劈開,約 3/4 截面範圍的斷口較爲平齊,碳纖維未見松散,拉伸痕迹不明顯,另外約 1/4 截面範圍的碳纖維及外層玻璃纖維較爲分散,部分呈拉斷絲絮狀形貌。將兩側斷口進行複原,發現兩側斷口形貌基本能夠吻合,大號側斷口外側存在黑色絲絮狀物質,複原劈開的小 號側芯棒,發現有部分碳纖維缺失,表明該側芯棒部分碳纖維被拉出。

 ▲圖 故障導線芯棒斷口複原形貌


3、導線性能檢測

依據 《複合材料芯架空導線》(GB/T 32502-2016)標准和電網公司招投標技術規範書,碳纖維導線性能檢測項目包括導線整體性能、芯棒性能、軟鋁型線性能三部分,其中導線整體性能包括:常溫拉斷力、外徑、線密度、節徑比和絞向,芯棒性能包括:直徑偏差、抗拉強度、密度、卷繞試驗、扭轉試驗、玻璃化轉變溫度,軟鋁型線性能包括:尺寸偏差、機械性能。檢測結果表明,故障碳纖維導線的各項性能均符合電網公司招投標技術規範書和相關國家標准要求,詳見下表。

表 故障碳纖維導線質量檢測結果


4、故障模擬試驗

4.1 不同斷裂形式下軟鋁型線斷口形貌對比分析


開展了導線正常拉斷、芯棒人工彎斷後導線拉斷的模擬試驗,將斷口與現場故障斷口進行對比,可以看出,無論是故障導線、人工彎斷導線還是正常拉斷導線,軟鋁型線斷口均呈拉伸緊縮狀,無明顯差異。

▲圖 導線不同斷裂形式下的鋁線斷口形貌


4.2 不同斷裂形式下芯棒斷口形貌對比分析

從不同斷裂形式下的芯棒斷口形貌來看,在正常拉斷的導線芯棒斷口處,碳纖維呈分散且長短不一的細絲狀分布,並隨機斷裂在不同位置,無整齊斷口,而現場故障導線芯棒斷口和人工折斷的芯棒斷口則較爲整齊,形貌一致,說明故障導線芯棒在斷裂前已受損或折斷。

▲圖 三種不同斷裂形式下芯棒斷口形貌

4.3 碳纖維黑色絲絮狀物質分析

故障導線大號側芯棒約有 400 mm 的碳纖維呈現松散的絲絮狀,與經過燃燒的碳纖維形貌相似與正常拉斷導線芯棒斷口處的碳纖維形貌有明顯差異,說明碳纖維經受了高溫燒灼。

▲圖  故障導線的絮狀碳纖維與經燃燒試驗過的碳纖維形貌對比


5、綜合分析

檢測試驗結果表明,斷裂導線的各項性能指標均符合電網公司招投標技術規範和 《複合材料芯架空導線》(GB/T 32502-2016)要求。

對比分析故障導線芯棒斷口、人工折斷導線芯棒斷口、正常拉斷導線芯棒斷口形貌可見,現場故障導線芯棒斷口形貌和人工折斷導線芯棒斷口形貌相似,表明導線在斷裂前芯棒已有損傷。

碳纖維經高溫燃燒後呈松散絲絮狀,與故障導線的絲絮狀碳纖維形貌相似。據此推斷,故障導線在發生斷裂後,部分碳纖維露出,在強送電過程中,故障導線接地放電産生高溫,環氧樹脂燃燒,碳纖維因失去環氧樹脂的粘接而松散,呈現出絲絮狀。

從線路竣工圖紙的技術參數可以計算出,導線平均運行張力爲 28.20kN,最大使用張力爲 45.12kN。經計算,芯棒折斷後的碳纖維導線鋁線的實際可承受拉力約爲 33.6kN,說明碳纖維芯棒折斷後的導線仍能短期運行。

綜上分析,碳纖維導線在發生斷線前,內部芯棒已經受損甚至斷裂, 導線運行張力主要由軟鋁型線及殘余碳纖維承擔。導線運行以來,受強降雪、低溫、大風等環境因素影響,導線的承載力逐步降低減弱,而事發前兩天發生 15℃以上的氣溫驟降,導致導線的應力變化較大,因損傷累積效應發生斷裂。

6、結論與建議

6.1 結論

(1) 發生斷線的碳纖維複合芯導線各項指標均符合國網公司招投標技術規範書和國家相關標准要求。

(2) 碳纖維導線斷線的主要原因是內部芯棒已受損甚至斷裂,在環境、應力等綜合因素的長期作用下,強度逐步下降並最終導致斷線。

6.2 建議

(1) 建議制造企業加強導線生産、運輸過程中的産品質量管控和保護。

(2) 建議加強導線現場施工過程管控和質量檢查,防止因施工工藝 不當造成導線及芯棒受損。

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520723
P: 2019-03-28 15:00:09

2

很好

Pohenkra - 立式轉針鑽石模抛光機(最適用于斷面抛光,旋轉針帶有鑽石粉末) 點贊(0) 投訴

yanlvip
P: 2019-03-28 15:09:16

3

分析的很好,皆大歡喜,供以後借鑒。

tee joint - T型接頭 點贊(0) 投訴

http
P: 2019-03-28 15:41:25

4

皆大歡喜

slip-on erminal - 預制件插入式終端頭 點贊(0) 投訴

7885hd
P: 2019-03-29 08:45:42

5

要是分析出來廠家的質量問題,那就賠死了。

這裏第4點那裏還有一個可能是産品芯棒自身有缺陷造成,如拉制後有裂縫什麽的。好在是電纜安裝完運行一段時間才短的,基本無法證明是否産品自身的缺陷,誰說誰有理。

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jnyyjnl
P: 2019-03-29 10:25:27

6

很全面的故障分析,學習了。

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tbeazdf
P: 2019-05-05 13:16:02

7

學習

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anan204
P: 2019-05-07 09:47:22

8

偶爾一次斷線還可以,如果是多次斷線就麻煩了

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zhouchu
P: 2019-06-14 08:40:44

9

國家電網已經發文謹慎使用碳纖維複合導線了,基本死刑了。可惜了

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匿名
P: 2019-07-09 11:27:27

10

複合芯棒沒做好,還敢吹。仿國標准,人家精華沒學習到,標准制定有臉稱專家,直接打臉吧,好端端的産品被某些人搞砸了

chisel bond - 鑿形焊接線 點贊(0) 投訴

yvhkdv
P: 2019-07-26 11:45:23

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樓主分析能力超強,借鑒了,謝謝分享!

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