某水电站500 kV线路均压环裂纹缺陷原因探讨

熊 荣，徐青彪，李冬生，刘 锐

(国电大渡河检修安装有限公司，四川 乐山 614900)

均压环普遍存在于超高压线路中，它能改善高压线路绝缘子周围的电场分布，防止超高压绝缘子出线电晕、劣化，起到保护线路绝缘子的作用，超高压线路均压环体积较大，长期在大风恶劣天气下运行，经常会发生裂纹现象，而裂纹的出现会进一步加剧均压环的震动，进而造成更大的裂纹，甚至会出现断裂，给线路的安全稳定运行造成不利后果。本文通过某水电站升压站均压环裂纹现象进行分析论证，找出造成均压环裂纹的原因，进而通过分析结果，采取一系列措施来处理此类缺陷。

1 现象描述

2016年10月24日10时05分，某水电站运行人员在对户外升压站出线设备进行巡回检查时，发现该条线路电压互感器均压环发出嗡嗡的震动声，随即通知检修人员，对该条线路均压环进行开票检查。检修人员利用高清望眼镜及摄像机对该条线路进行了检查，发现该条线路A相电压互感器均压环出现轻微裂纹。同时伴随着出线场风力的增大，该均压环会发出嗒嗒声，持续时间约为4～5 min，当风力减弱时，均压环的震动声也会随之消失。11月10日，在对该条线路年检时，对发出异响的均压环进行检查，发现该均压环焊接部分出现裂纹，均压环支撑筋出现断裂。均压环裂纹情况如图1，均压环支撑筋断裂情况如图2。

图1 均压环裂纹情况

图2 均压环支撑筋断裂情况

2 裂纹原因分析

2.1 均压环裂纹的初步分析

通过对均压环进行全面检查，发现出现裂纹的地方都分布在均压环支撑筋固定桩与均压环焊接部分，具体裂纹情况如图3、图4。

图3

图4

仔细观察均压环裂纹处，会发现裂纹均是从焊缝处开始发展的，进而排除其被空中物体撞击造成的可能性；同时在均压环裂缝处，发现有水流出，初步判断水是由于均压环出现裂纹后，遭遇降雨天气，雨水通过裂缝进入均压环本体内，雨水进入均压环内，会增加均压环的重量，由于500 kV强大的磁场，会对重量增加的均压环产生强大的电磁力，该电磁力会同峡谷内的疾风，对均压环产生强大的冲击力，在该冲击力的作用下，一方面会增加裂缝的深度与广度，另一方面会增加均压环筋条的承受力，如此一来，就会造成恶性循环，持续增大的裂缝会进一步加大均压环支撑筋的承载力。同时，均压环支撑筋固定螺栓孔径过大，造成支撑筋受力面积过小，承载力不足，当冲击力大于支撑筋最大承受力时，支撑筋随之断裂。综上所述，均压环在长期恶劣环境中运行，由于其制造工艺、材料、结构等因素，加上长期遭受的风力、电磁力等疲劳载荷作用，是造成均压环裂纹、支撑筋断裂的主要原因。

2.2 均压环制造工艺及材料分析

该水电站升压站均压环都是采用的铝合金圆管型，出现裂纹的电压互感器均压环是由厚度为3 mm的铝合金圆管以及6 mm的支撑筋组成，如5所示。

图5 铝合金圆管型均压环

这种均压环是通过支撑筋与螺栓连接固定到绝缘子支柱上的，而均压环圆管与支撑筋之间存在焊接的螺栓孔支柱，由于焊接工艺原因，常常在焊接处出现不同程度微小裂缝，在长期恶劣环境下运行后，细微的裂缝会被放大，进而造成均压环开裂。

2.3 均压环结构及安装工艺分析

在结构上，该类型的均压环主要受力部位是在均压环支撑筋与螺栓连接处，而支撑筋与绝缘支柱连接处受力最大，该处除了承受均压环自身的额重量外，还要承受均压环由于电磁场、风等造成的均压环振动，通过观察，出现裂纹的均压环支撑筋螺栓孔明显比其他完好的均压环大，过大的螺栓孔会造成支撑筋实际受力面积大大减小，进而造成支撑筋与螺栓连接部位所承受的压力变大，造成支撑筋断裂。在安装工艺方面，均压环安装过程中，如均压环发生碰撞、被踩踏等事件，会对均压环的安全稳定运行造成隐患。

图6 均压环筋条螺栓孔

3 处理方法

鉴于均压环在高压线路中的重要性，以及出现裂纹的危害性，在运行维护时，要加强定期对出线设备均压环的巡回检查，特别是运行工况恶劣的变电站，更要加强对运行年限长的均压环进行跟踪巡查，做到及早发现、及时处理。

鉴于对均压环裂纹原因的分析，可以从制造工艺、使用材料、结构、安装方法等方面对均压环进行改进，如增加均压环管壁厚度、支撑筋厚度，缩小支撑筋螺栓孔径，加大支撑筋固定桩面积，严格焊接工艺及安装方法，确保均压环良好的运行状态。