地线融冰线夹锈蚀原因分析与对策

胡江

摘 要：冰雪灾害时超高压线路积雪成冰是影响电网稳定运行的重要因素，实施超高压线路融冰，能有效除雪抗冰，保护超高压电网的安全。然而，实施超高压线路融冰改造后，存在线夹锈蚀的风险和隐患。以某超高压线路融冰改造后地线线夹锈蚀为例，采取试验方法分析地线融冰线夹锈蚀原因，并提出确切有效的改进对策，为预防后续超高压线路融冰改造后线夹锈蚀提供借鉴。

关键词：地线；融冰改造；线夹锈蚀；超高压线路

中图分类号：TM752 文献标识码：A

0.引言

近年来，为降低冰雪灾害对超高压线路影响，国内积极实施线路融冰改造，取得良好抗冰效果。但是，本文所研究的某500kV超高压线路在实施融冰改造后，地线线夹出现一定程度的锈蚀。为探究地线融冰线夹锈蚀原因，采取X衍射、金相分析、盐雾分析等对线夹锈蚀进行研究，针对试验结果分析线夹锈蚀原因，提出改进对策，为后续超高压线路融冰改造后线夹锈蚀提供借鉴。

1.案例概述

某超高压线路在2012年实施地线融冰改造，改造后运行约3年，发现乙线19#塔CH线夹处锈蚀严重，经打开线夹发现地线钢绞线7股已锈断5股。另在该线路实施融冰试验时，293#塔大号侧右相架空地线掉线引起跳闸，经检查由于该线路段CH线夹连接处锈蚀严重引起。为明确超高压线路地线融冰改造后线夹锈蚀的原因，对抽查的地线线夹样品进行检测和腐蚀试验，从而为改进融冰改造方案，提升超高压线路融冰线路安全性和可靠性提供借鉴。

2.试验研究与结果

为研究地线融冰线夹锈蚀原因，对抽查样品进行外观、X射线衍射、金相分析、盐雾分析及通流分析等试验，具体试验如下：

2.1 外观分析

对抽查样品的锈蚀情况进行外观分析，发现样品锈蚀段均为镀锌钢绞线，而且地线与线夹连接处也容易发生严重的锈蚀，镀锌层基本消耗，锈蚀长度约为20cm～25cm。在线夹上的锈蚀主要有黄色锈蚀和白色锈蚀两种，其他部位则是少数绞线发生锈蚀，虽然镀锌层发生颜色变化，但是仍具有防锈蚀功能。

2.2 X射线衍射分析

对抽查的线夹样品的成分进行光谱定量分析，并与相应的电力金具技术指标进行核对，样品中铝含量均高于99.5%，符合线夹化学成分设计要求。光谱分析结果详见表1。

为分析黄色锈蚀和白色锈蚀的衍射光谱，分别从线夹样品中刮取黄色锈蚀和白色锈蚀粉末，采用Rigaku Ultima IV型X射线衍射仪进行X衍射光谱分析。分析结果如图1所示。

X射线衍射结果表明，黄色锈蚀样品中主要含有铁、锌、铝的氧化物，并含有少量的氯和硫，表明线夹已经发生严重的锈蚀。白色锈蚀样品中主要是铝的氢氧化物和氧化物，提示白色锈蚀为铝发生氧化锈蚀。

2.3 金相分析

选取线夹的内部锈蚀样品，经过镶样、打磨、抛光后进行金相检验，线夹的金相检验结果如图2所示。

金相检验显示，样品的金相组织属于正常的珠光体，渗碳体也呈均匀层状分布。但是，发生黄色锈蚀的样品的金相组织则疏松多孔，而且金相颜色发深，但是晶体结构并无显著变化。金相组织中也有明显得脱碳现象，晶粒较大，提示此处发生锈蚀过程中温度较高，线夹金属组织发生再生长。

2.4 盐雾分析

为分析超高压线路在盐雾环境下的锈蚀情况，对线夹进行盐雾环境下的试验分析。盐雾试验后线夹附近产生明显大面积黄锈，没有黄锈的镀锌钢绞线缝隙之间也出现大量白锈，在多个样品中腐蚀最严重。

2.5 通流分析

根据本文的前期试验结果，超高压线路的线夹按某超高压线路的现场工艺压接后与等长导线的电阻比为0.85，若通电后线路升温，则升温后的电阻比为4.02；说明当腐蚀产生温升后电阻更进一步剧烈增大，成数量级增加。过大的接触电阻将导致通流时发热。完成经盐雾腐蚀试验后的对线夹样品进行与超高压线路通电同样条件的通流试验。

（1）温升前直流电阻测量。试验时，在回路中通入稳定的20A、30A正反向直流电流，采用直流压降法进行测量。+20A电流线夹样品1电阻值为945.0?Ω、线夹样品2电阻值为1379.5?Ω；对应等长导线1电阻值为1730.0?Ω，等长导线2电阻值为1837.0?Ω。-20A电流线夹样品1电阻值为960.0?Ω、线夹样品2电阻值为1435.0?Ω；对应等长导线1电阻值为1745.0?Ω，等长导线2电阻值为1850.0?Ω。+30A电流线夹样品1电阻值为954.0?Ω、线夹样品2电阻值为1409.7?Ω；对应等长导线1电阻值为1734.3?Ω，等长导线2电阻值为1847.3?Ω。-30A电流线夹样品1电阻值为961.0?Ω、线夹样品2电阻值为1450.0?Ω；对应等长导线1电阻值为1740.0?Ω，等长导线2电阻值为1848.0?Ω。

（2）温升后直流电阻测量。试验在电气试验室进行。在回路中通入稳定的20A、30A正反向直流电流，采用直流压降法进行测量。+20A电流线夹样品1电阻值为240.5?Ω、线夹样品2电阻值为578.0?Ω；对应等长导线1电阻值为179.0?Ω，等长导线2电阻值为328.5?Ω。-20A电流线夹样品1电阻值为244.5?Ω、线夹样品2电阻值为583.5?Ω；对应等长导线1电阻值为180.0?Ω，等长导线2电阻值为330.5?Ω。+30A电流线夹样品1电阻值为245.7?Ω、线夹样品2电阻值为579.7?Ω；对应等长导线1电阻值为179.7?Ω，等长导线2电阻值为334.7?Ω。-30A电流线夹样品1电阻值为247.0?Ω、线夹样品2电阻值为583.0?Ω；对应等长导线1电阻值为180.7?Ω，等长导线2电阻值为334.0?Ω。

3.原因分析与对策

3.1 原因分析

（1）镀锌钢与铝的异种金属接触形成腐蚀电偶，加速电化学腐蚀的发生。采用线夹压接的地线，表面是锌层，基体是钢铁，而線夹是铝材质，3种金属腐蚀电位不同，相互接触时形成腐蚀电偶，发生电化学腐蚀。

（2）线夹铝发生阳极氧化腐蚀。线夹分别与两根地线相连，但一侧腐蚀重，一侧腐蚀轻，具有显著差异，体现出阳极氧化的特征。腐蚀重的一侧线夹内壁出现大量疏松白锈，经试验分析均证实为铝的氧化物。

（4）镀锌钢和铝双向腐蚀导致接触电阻急剧加大。线夹和镀锌钢绞线连接的部位，界面两侧金属发生双向腐蚀，氧化物的电阻率远高于金属本身的电阻率，发生双向腐蚀的结果，腐蚀形成厚厚的氧化膜层，同时腐蚀产物的疏松结构使线夹与地线更为松动，接触电阻急剧增加。

3.2 实施对策

（1）将地线及跳线全部更换为铝包钢绞线并采用耐张线夹。

（2）耐张线夹应按规范工艺压接，并应特别加强线夹镀锌质量把控。压接前钢绞线应涂抹导电脂，压接后还应对铝套管与地线连接处涂抹导电脂，铝套管与钢锚连接处涂抹导电脂或凡士林等密封材料，确保将缝隙封住。

（3）耐张线夹引流板螺栓宜采用不锈钢螺栓，钢锚段可再采用玻璃鳞片等耐磨涂层加强防腐。

结语

超高压线路融冰改造是近年来国内电网发展的趋势之一，虽然取得良好抗冰效果，但是亦出现线夹锈蚀问题。本文通过对某超高压线路地线融冰线夹锈蚀样品进行试验分析，研究产生锈蚀的原因。结果提示采用铝包钢绞线并采用耐张线夹能够有效预防线夹锈蚀，为预防后续超高压线路融冰改造后线夹锈蚀提供借鉴。

参考文献

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