500kV架空输电线路球头挂环断裂分析

雷国伟　周亚兵　王伟

摘要：文章对500kV架空输电线路发生球头挂环断裂故障情况进行了介绍，通过对金具受力及断裂表象、材质、金相等方面的分析，得出引起球头挂环金具断裂的原因，提出了在金具到货抽检时增加硬度和金相检测、金具金属质量管理机制建立等针对性预防措施。

关键词：500kV架空输电线路；球头挂环；断裂分析；故障设备；金具受力

中图分类号：TM755 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2014）36-0026-02

1 故障设备情况

500kV一线为2008年6月30日投产运行，全长132.5km（全线与二线同塔架设），导线型号4×630/45。发生球头挂环断裂（型号为QP-21S）的#132号塔，与前后杆塔高差不明显，故障段设计覆冰厚度0mm，绝缘子串为悬垂单串，垂直档距274m，水平档距415.5m。金具组装设计及安装合理，故障前绝缘子串转动灵活，不存在倾斜。

3 金具试验情况

3.1 外观分析

经断口宏观检查，球头挂环上半段圆弧部分锈蚀严重；由图1（b）可见，A、B、C断面均为明显的脆性断口，D断面经历明显的塑性变形，其中A、B断面与锈蚀严重的上半段圆弧部分相连。另外，还可见球头挂环侧面有一条明显的裂纹，如图1（c）所示，沿着D断面与圆弧的交界处，往球头挂环的下半部分扩展。球头挂环无磨损现象。

4 金具断裂原因分析

金具组装设计及安装合理，运行工况未超出设计使用条件，可排除设计及施工质量问题。

宏观观察结果表明，球头挂环整体断裂为明显的脆性开裂，还可见球头挂环侧面有一条明显的裂纹；上半段圆弧部分疑首先开裂；断面未见明显的疲劳纹，可排除疲劳引起的断裂。

成分分析结果表明，球头挂环成分符合国家标准GB/T 3077-1999对40Cr的要求。

硬度测试结果表明，球头挂环的硬度值高于厂家作业指导书规定的硬度范围，硬度不合格。

球头挂环取样分析结果表明，显微组织为马氏体+少量铁素体，硬度明显偏高，由此判断球头挂环在出厂前热处理工艺控制欠佳。另外，球头挂环上半段圆弧断裂时明显分成了两部分，呈脆性断裂，疑锻造工艺控制欠佳，形成锻造缺陷。

综上所述，分析认为此次球头挂环断裂原因是出厂前热加工工艺控制欠佳，导致未获得均匀弥散分布的理想组织，造成材料硬度偏高，塑韧性略差，可能运行初期或者运行前已有肉眼无法辨认的细小的微裂纹，微裂纹基本上沿原奥氏体晶界扩展，从而造成此次球头挂环脆性开裂。

5 防止金具断裂针对性措施

（1）对全线该厂家同批次的球头挂环进行普查，发现有裂纹的及时予以更换。对全线同批次球头挂环进行材质和性能抽检，以进一步确定该批次有无质量问题；（2）开展此类入网设备到货质量抽检，增加硬度和金相组织检验项目，以防止热加工工艺不当导致的类似故障再次发生；（3）提高对线路金属质量监督重视程度，进一步完善对金属质量监督检查的标准规范，建立金属质量可追溯的有效机制。

作者简介：雷国伟（1972-），男，清远供电局工程师，研究方向：输电线路运行与检修。

摘要：文章对500kV架空输电线路发生球头挂环断裂故障情况进行了介绍，通过对金具受力及断裂表象、材质、金相等方面的分析，得出引起球头挂环金具断裂的原因，提出了在金具到货抽检时增加硬度和金相检测、金具金属质量管理机制建立等针对性预防措施。

关键词：500kV架空输电线路；球头挂环；断裂分析；故障设备；金具受力

中图分类号：TM755 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2014）36-0026-02

1 故障设备情况

500kV一线为2008年6月30日投产运行，全长132.5km（全线与二线同塔架设），导线型号4×630/45。发生球头挂环断裂（型号为QP-21S）的#132号塔，与前后杆塔高差不明显，故障段设计覆冰厚度0mm，绝缘子串为悬垂单串，垂直档距274m，水平档距415.5m。金具组装设计及安装合理，故障前绝缘子串转动灵活，不存在倾斜。

3 金具试验情况

3.1 外观分析

经断口宏观检查，球头挂环上半段圆弧部分锈蚀严重；由图1（b）可见，A、B、C断面均为明显的脆性断口，D断面经历明显的塑性变形，其中A、B断面与锈蚀严重的上半段圆弧部分相连。另外，还可见球头挂环侧面有一条明显的裂纹，如图1（c）所示，沿着D断面与圆弧的交界处，往球头挂环的下半部分扩展。球头挂环无磨损现象。

4 金具断裂原因分析

金具组装设计及安装合理，运行工况未超出设计使用条件，可排除设计及施工质量问题。

宏观观察结果表明，球头挂环整体断裂为明显的脆性开裂，还可见球头挂环侧面有一条明显的裂纹；上半段圆弧部分疑首先开裂；断面未见明显的疲劳纹，可排除疲劳引起的断裂。

成分分析结果表明，球头挂环成分符合国家标准GB/T 3077-1999对40Cr的要求。

硬度测试结果表明，球头挂环的硬度值高于厂家作业指导书规定的硬度范围，硬度不合格。

球头挂环取样分析结果表明，显微组织为马氏体+少量铁素体，硬度明显偏高，由此判断球头挂环在出厂前热处理工艺控制欠佳。另外，球头挂环上半段圆弧断裂时明显分成了两部分，呈脆性断裂，疑锻造工艺控制欠佳，形成锻造缺陷。

综上所述，分析认为此次球头挂环断裂原因是出厂前热加工工艺控制欠佳，导致未获得均匀弥散分布的理想组织，造成材料硬度偏高，塑韧性略差，可能运行初期或者运行前已有肉眼无法辨认的细小的微裂纹，微裂纹基本上沿原奥氏体晶界扩展，从而造成此次球头挂环脆性开裂。

5 防止金具断裂针对性措施

（1）对全线该厂家同批次的球头挂环进行普查，发现有裂纹的及时予以更换。对全线同批次球头挂环进行材质和性能抽检，以进一步确定该批次有无质量问题；（2）开展此类入网设备到货质量抽检，增加硬度和金相组织检验项目，以防止热加工工艺不当导致的类似故障再次发生；（3）提高对线路金属质量监督重视程度，进一步完善对金属质量监督检查的标准规范，建立金属质量可追溯的有效机制。

作者简介：雷国伟（1972-），男，清远供电局工程师，研究方向：输电线路运行与检修。

摘要：文章对500kV架空输电线路发生球头挂环断裂故障情况进行了介绍，通过对金具受力及断裂表象、材质、金相等方面的分析，得出引起球头挂环金具断裂的原因，提出了在金具到货抽检时增加硬度和金相检测、金具金属质量管理机制建立等针对性预防措施。

关键词：500kV架空输电线路；球头挂环；断裂分析；故障设备；金具受力

中图分类号：TM755 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2014）36-0026-02

1 故障设备情况

500kV一线为2008年6月30日投产运行，全长132.5km（全线与二线同塔架设），导线型号4×630/45。发生球头挂环断裂（型号为QP-21S）的#132号塔，与前后杆塔高差不明显，故障段设计覆冰厚度0mm，绝缘子串为悬垂单串，垂直档距274m，水平档距415.5m。金具组装设计及安装合理，故障前绝缘子串转动灵活，不存在倾斜。

3 金具试验情况

3.1 外观分析

经断口宏观检查，球头挂环上半段圆弧部分锈蚀严重；由图1（b）可见，A、B、C断面均为明显的脆性断口，D断面经历明显的塑性变形，其中A、B断面与锈蚀严重的上半段圆弧部分相连。另外，还可见球头挂环侧面有一条明显的裂纹，如图1（c）所示，沿着D断面与圆弧的交界处，往球头挂环的下半部分扩展。球头挂环无磨损现象。

4 金具断裂原因分析

金具组装设计及安装合理，运行工况未超出设计使用条件，可排除设计及施工质量问题。

宏观观察结果表明，球头挂环整体断裂为明显的脆性开裂，还可见球头挂环侧面有一条明显的裂纹；上半段圆弧部分疑首先开裂；断面未见明显的疲劳纹，可排除疲劳引起的断裂。

成分分析结果表明，球头挂环成分符合国家标准GB/T 3077-1999对40Cr的要求。

硬度测试结果表明，球头挂环的硬度值高于厂家作业指导书规定的硬度范围，硬度不合格。

球头挂环取样分析结果表明，显微组织为马氏体+少量铁素体，硬度明显偏高，由此判断球头挂环在出厂前热处理工艺控制欠佳。另外，球头挂环上半段圆弧断裂时明显分成了两部分，呈脆性断裂，疑锻造工艺控制欠佳，形成锻造缺陷。

综上所述，分析认为此次球头挂环断裂原因是出厂前热加工工艺控制欠佳，导致未获得均匀弥散分布的理想组织，造成材料硬度偏高，塑韧性略差，可能运行初期或者运行前已有肉眼无法辨认的细小的微裂纹，微裂纹基本上沿原奥氏体晶界扩展，从而造成此次球头挂环脆性开裂。

5 防止金具断裂针对性措施

（1）对全线该厂家同批次的球头挂环进行普查，发现有裂纹的及时予以更换。对全线同批次球头挂环进行材质和性能抽检，以进一步确定该批次有无质量问题；（2）开展此类入网设备到货质量抽检，增加硬度和金相组织检验项目，以防止热加工工艺不当导致的类似故障再次发生；（3）提高对线路金属质量监督重视程度，进一步完善对金属质量监督检查的标准规范，建立金属质量可追溯的有效机制。

作者简介：雷国伟（1972-），男，清远供电局工程师，研究方向：输电线路运行与检修。