某避雷线断裂原因分析

刘晓龙，王建东，张志国，李海龙，王照华

(国网辽宁省电力有限公司，辽宁 沈阳 110006)

某供电公司220kV线路避雷线在一次雷击中出现断线事故。本文将从宏观形貌、化学成分、拉伸性能、金相组织和断口几方面进行避雷线断裂原因分析，并且深入阐述雷击大电流后地线的微观组织变化。

1 宏观形貌

钢绞线断裂有两种，一种有缩颈，一种是没有缩颈的脆断。发生断裂地线表面存在金属放电熔化点，经过雷击后地线的锌层厚度明显变薄，主要原因为温度升高，锌层存在一定挥发。

2 化学成分

对避雷线钢芯表面锌层进行处理，并取样进行化学成分分析，结果见表1。

表1 钢芯的化学成分

由表1中数据可见，该避雷线钢芯为65号钢，符合标准GB699—2015中65号钢要求。

3 拉伸性能

对不同样品避雷线钢芯进行拉伸试验，未受雷击外层钢线、未受雷击内层钢线、受雷击外层钢线和受雷击内层钢线分别编号为1号、2号、3号和4号，结果见表2。

表2 不同位置钢芯拉伸性能

对正常避雷线和受雷击避雷线分别进行单丝拉伸性能测试。结果发现，正常避雷线单丝抗拉强度在1 350～1 390 MPa，而受雷击地线单丝抗拉强度在905～1 000 MPa，从结果看，受雷击避雷线强度下降30%左右。按照国家标准GB/T 3428—2012《架空绞线用镀锌钢线》[2]，受雷击避雷线强度不合格，延伸率不合格(标准要求延伸率大于4%，抗拉强度大于1 340 MPa的95%，即1 273 MPa)。

4 金相组织

对正常避雷线、雷击断口、雷击放电熔化点进行金相组织观察。不同位置避雷线金相组织如图1所示。

(a) 正常避雷线

(b)断口附近

(c)熔化点附近组织图1 不同位置避雷线金相组织

由图1可见，雷击避雷线的金相组织发生明显变化，正常避雷线组织为回火索氏体组织，而雷击避雷线组织为铁素体+珠光体，且雷击熔化点出现裂纹，裂纹深度超过1 mm。出现组织转变，说明该避雷线在雷击时温度超过相变点723C。

5 断口形貌

不同位置避雷线断口形貌如图2所示。

(a)

(b)

(c)图2 断口形貌

从避雷线断口形貌看，避雷线断裂为沿晶开裂，断口表面存在锌元素，避雷线出现锌脆。锌脆引起钢丝脆性大，导致避雷线断裂。

6 结束语

从化学成分上看，避雷线钢芯化学成分正常。从拉伸性能上看，雷击避雷线拉伸性能大大降低，低于标准值。同时，其延伸率也低于标准值。从金相组织上看，雷击避雷线出现相变，说明雷击出现大电流，导致避雷线温度上升较高，超过相变点。断口上发现避雷线存在锌脆问题，锌脆引起钢丝脆性增大，导致拉伸性能降低。

此次避雷线断裂是由于雷击时，避雷线温度升高到相变点以上，避雷线高温强度大大降低，直接导致避雷线断线。该避雷线存在锌脆问题，导致钢芯强度大大降低，延伸率小；避雷线在发生雷击时出现温度明显升高，达到相变点以上时，避雷线高温强度大大降低，直接导致断线。