张艳红

（东北电力科学研究院有限公司,辽宁 沈阳 110006）

1 相间间隔棒安装与绝缘子连接板断裂情况

为了防止发生相间闪络故障,某超高压局于2009年4月在其管辖的某1、2号线上安装了相间间隔棒。间隔棒安装方法：上相之间的相间间隔棒分别安装在档内L/3和2L/3（L为档距）处;在上相相间间隔棒的前、后侧各10 m处,上、下相之间各安装1支。每支BJH-500/300型合成绝缘子与2个相间间隔棒（FJZ6-375S/300型）配合使用。相间间隔棒（FJZ6-375S/300型）由某线路器材厂生产,执行其厂内企业标准（目前,我国电力金具标准中还没有相间间隔棒产品的国家标准以及相关部门对相间间隔棒的具体技术要求）,相间间隔棒与绝缘子连接板的破坏荷载设计要求不小于30 kN。连接板材料采用金属型铸件ZL102铝合金。

2010年1月,相间间隔棒与绝缘子连接板断裂3个,分别是1号线238-239号AB相间间隔棒的B相,2号线244-245号AB相间间隔棒的B相,2号线249-250号AB相间间隔棒的B相。

东北电力科学研究院有限公司受委托对断裂的3个连接板及1个新连接板进行试验及断裂原因分析。

2 试验分析

2.1 连接板断口分析

断裂的3个相间间隔棒连接板均处于上、下相之间的下相。连接板结构形状见图1,3个连接板断裂部位基本一致,断口均处于连接板结构形状改变部位,即图1中的A、B处。

图1 244-245号连接板断裂部位

244-245号连接板断裂部位见图1,其A、B两处断口宏观形貌见图2、图3,两处断口断裂前均无明显的塑性变形,断裂源处无旧裂纹痕迹,两处断口裂纹源处均可见材料铸造缺陷,B处断口裂纹源处材料铸造疏松（见图4）。两断口最后断裂区无明显的剪切唇,从两断口裂纹走向判断,断口呈一次性脆性扭转断裂。

图2 图1中的A处断口形貌

249-250号连接板只送来断裂的一部分,金具的B处断口处变形见图5,表明断口断裂前有明显的塑性变形。B处断口形貌见图6,断裂源处无旧裂纹痕迹也未见明显的材料缺陷,最后断裂区无明显的剪切唇;A处断口特征与B处基本一致,从两断口裂纹走向判断,249-250号连接板是一次性过载弯曲断裂。

238-239号连接板断裂的A处断口断裂特征与249-250号连接板A处断口断裂特征基本一致,即断口断裂前有明显的塑性变形,断口呈一次性过载弯曲断裂,断裂源侧可见3～4处材料铸造缺陷（疏松）,见图7、图8。

图5 249-250号连接板弯曲变形

断口宏观分析认为：244-245号连接板两处断口呈一次性脆性扭转断裂,断裂源处存在明显的铸造缺陷;249-250号连接板两断口呈一次性过载弯曲断裂;238-239号连接板A处断口呈一次性过载弯曲断裂,断裂源侧存在3～4处铸造缺陷。

2.2 合金成分分析

对断裂的3个连接板及1个新金具进行化学成分分析,试验委托机械工业造型材料重要铸件产品质量监督检测中心完成。化学元素分析结果列入表1,表1中一并列出GB/T1173—1995中ZL102的化学元素范围。

表1 金具合金元素含量%

表2 连接板力学性能检测结果

通过比较可见,全部4个试样化学成分均合格。

2.3 连接板机械性能试验

对断裂的2个连接板及1个新连接板进行常温拉伸、硬度及冲击试验。试验委托机械工业造型材料重要铸件产品质量监督检测中心完成。机械性能试验结果列入表2,表2中一并列出GB/T1173—1995标准中ZL102金属型铸件的性能指标。

通过比较可见,3个连接板硬度及延伸率合格,但抗拉强度偏低,其中244-245号断裂连接板抗拉强度略高于标准下限,其余两个连接板（新连接板及249-250号断裂连接板）抗拉强度均低于标准下限,强度不合格。

2.4 断裂原因分析

从上述试验结果可知,244-245号断裂金具化学成分及机械性能合格,但铸件内部存在铸造缺陷（拉伸试样有夹渣,断口断裂源处可见铸造缩孔,见图7）。与其他2个金具（新金具、249-250金具）相比,244-245号金具强度、硬度较高,延伸率较低,其韧性相对较差。断口宏观特征表现为裂纹起源于近表面的铸造缺陷处,断口呈一次性扭转脆性断裂。与线路走向垂直的较大风力使金具连接板承受扭转应力,连接板材料存在铸造缺陷及其韧性较差是其失效的主要原因。

240-250号断裂金具化学成分合格,但机械性能不合格,其抗拉强度低于标准下限约7%。与其他2个金具相比,249-250号金具强度、硬度最低,延伸率较高,其强度相对较低,断口宏观特征表现为一次性过载弯曲断裂。与线路走向平行的较大风力使金具连接板承受弯曲应力,金具铸件强度较低是其提前失效的主要原因。

238-239号断裂金具断口宏观特征与249-250号相同,属一次性过载弯曲断裂,金具材料存在铸造缺陷。

3 结束语

金具连接板断裂的主要原因是铸件ZL102材质不合格,材料强度偏低,且存在铸造夹渣等缺陷。建议金具连接板采用强度更高一级的材料,如ZG25、ZG35、ZL104或Q235。