某电厂进行1号主变及主变避雷器预防性维修时,发现架空线设备线夹(即接线板)焊缝处有裂纹。经目视检查,发现主变B相、避雷器A、B、C相的接线板均有不同程度的裂纹。随后对开关站及2号主变间隔同类线路设备线夹检查,也发现多处设备线夹焊缝裂纹。
原因分析
电厂会同科研机构及设备厂家对问题进行分析并组织进行了相关试验,得出结论为此次线夹裂纹断裂性质属于脆性断裂,发生裂纹的主要原因为:
1)冰膨胀导致开裂
由于设备线夹套管内腔室进水且无法排出,同时,线缆压接过程中受力后向上运动,加大了线缆在铝棒之内的空腔。在冬季低温天气下,套管腔室内的存水结冻成冰后膨胀,其膨胀应力方向除了沿套筒与铝棒轴向方向外,还有与筒壁垂直方向的力。套筒内存水通过不断融化再结冻的反复作用下,促使设备线夹焊缝处的缺陷扩展,发生断裂失效。根据断裂力学的结果分析和对部分裂纹发展的方向以及套筒的确存有积水的事实可以推断由于内部结冰膨胀导致开裂的可能性是很大的,在没有发现其它导致脆性断裂的应力来源之前,可以认为结冰膨胀是开裂的直接原因。
2)焊接和加工质量存在问题
根据宏观检验、金相检测及断口微观形貌检测结果,开裂设备线夹铝棒侧焊缝存在严重根部未焊透、未熔合以及裂纹、气孔等缺陷。设备线夹中插入套筒部分的铝棒不但表面加工质量及椭圆度差,而且其锥形的形貌尺寸使得其与套筒之间的焊接间隙不均匀,是导致根部未焊透、未熔合缺陷的重要原因之一。虽然厂家产品制造质量满足标准中关于握力的要求,但在设备线夹焊缝内部存在未熔合、气孔、沿晶裂纹等严重焊接缺陷的情况下,由于设备线夹套筒内腔室进水,遇冬季低温天气结冰膨胀,冰膨胀应力导致设备线夹存在严重缺陷的部位发生开裂,继而扩展至全焊缝,导致最终断裂失效。
采取措施
1) 对线夹提高压接质量,改善焊接工艺,提高焊接质量。电厂加强备品备件的现场监造,要求厂家施工必须满足施工图的制造工艺,不符合要求的备品备件必须返工。
2) 为防止设备线夹接线套管内部存水,在设备线夹套管未压接部位下方开设排水孔。
3) 现场更换所有线夹。