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220kV架空导线断股的案例分析

北极星电力网技术频道    作者:佚名   2008/1/23 19:29:43   

 关键词:  架空导线 导线 断股

2003-08-23~25,“科罗旺”台风从大亚湾核电站擦过,8月26日发现9LGR220kV门型架A相钢芯铝绞线(LGJ-240/40型)多处断股,但承受张力的钢芯没有断股。该A相导线于1998年10月启用,至今使用不到5年。该门型架离电站循环海水出水口较近,约50m,出水口落差8m,盐雾量大,接近海洋飞溅区的环境,而且门型架的上风口就是出水口。1998年该门型架的地线也锈断过一次,门型架周围的户外设备也是锈迹斑斑,腐蚀较为严重。但采用LGJF3-240/40型钢芯铝铰线的B和C相导线使用了12年也未发现断股,远离门型架1~2km(内陆)的户外设备被腐蚀程度明显减轻。1A相导线外观腐蚀特征及与C相外观的比较

LGJ-240/40钢芯铝绞线是由7根镀锌钢芯,外包2层,内层12股,外层14股的26根铝线组成。检查发现,在钢芯和铝导线之间的夹塞中有大量块状、浅白色的腐蚀产物,钢芯只有轻微均匀腐蚀;与钢芯接触的内层铝导线的内侧却成切削面的剥落形状,产生大量灰白色、块状腐蚀产物,最薄处厚度只有新导线直径的1/2,越远离钢芯,腐蚀程度呈减弱之势;在外层铝导线上很少看到大片剥落的现象,但外层铝导线分布更多点蚀坑,最大深度可达到同类新导线厚度的2/3,有的甚至已经完全断开,如图1,2,3。而C相导线使用了12年仍基本完好,如图4。

图1A相导线的钢芯轻微的均匀腐蚀

图2A相导线的内层铝导线明显减薄,内侧面几乎变成平面

图3A相导线的外层铝导线多处断股

图4C相导线基本完好

2腐蚀产物分析

块状的灰白色腐蚀产物微溶于水;在浓硝酸中,不溶物的重量达到了33,主要是Si的化合物。另外,容量分析法检测到少量Cl-,含量约0.2。对该腐蚀产物进行发射光谱分析,结果见表1。

发射光谱分析结果表明,腐蚀产物主要来自于铝导线的腐蚀。Fe、Zn来自镀锌钢芯的腐蚀;Na、Cl-来自电站循环出水口高落差溅起的海水盐雾在导线夹塞中的沉积浓缩;大多数的Mg来自盐雾,极少量可能是来自铝线材中为改良性能添加的Mg元素(纯铝的Mg含量不足0.5)。由此可以确定,灰白色腐蚀产物的主要成分是Al2O3,其次是结晶的海盐粒子,第3位是钢芯的均匀腐蚀产物,见表2。

3腐蚀原因

3.1高浓度盐雾或海盐粒子引发铝材点腐蚀

大亚湾地区濒临南海,属于南亚热带潮湿型海洋环境气候。大气环境及降雨中含有较多腐蚀性极强的海盐离子,雨水呈微酸性,pH值约为6.21,但SO2的含量较低(瞬时法采集分析基本为0);户外氯离子浓度波动范围在0.1263~1.2319mg/100cm2·d之间,年平均为0.5603mg/100cm2·d,因此,循环水出水口的氯离子浓度应该更高。盐雾中的Cl-对铝材表面的钝化膜有很强的穿透破坏作用,诱发点腐蚀。

3.2铝导线和钢芯之间存在电偶腐蚀

当大量的盐雾或海盐粒子在铝导线之间的夹塞中浓缩形成强腐蚀性介质的情况下,铝导线和钢芯之间构成腐蚀原电池,铝金属导线成了牺牲的阳极而被腐蚀,所以内层铝导线大片剥落,越远离钢芯,腐蚀程度呈减弱之势。

3.3铝绞导线间的缝隙腐蚀

缠绕的铝导线之间存在大量缝隙,滞留其中的强腐蚀介质引起缝隙内金属腐蚀。铝合金对缝隙腐蚀较敏感。

因此,高浓度的海盐粒子诱发上述3种腐蚀形态,对铝材造成了极大的破坏,加之在横向风力,尤其是强台风吹袭下的振荡张力,造成断股。

4对导线选材和导线使用年限的建议

4.1电缆型材的选择

大亚湾核电站220kV门型架A相导线(LGJ,普通的钢芯铝绞线)使用不到5年即发生断股,而在相同的使用环境下,B和C相导线(均为LGJF3,重防腐型钢芯铝绞线)使用12年基本完好,说明在海洋大气环境下,为了减轻或延缓导线腐蚀变坏,选材非常重要,可用于大亚湾核电站的几种导线的防腐性能和适用环境列在表3中。

从表3可以看出,同一牌号的导线,有防腐涂层的较没有涂层的耐蚀性要好,因此在海洋大气区(或接近海水飞溅区),应选用有防腐涂层的钢芯铝绞线。

4.2导线的使用年限

从大亚湾核电站架空导线使用过程中暴露的问题和经验来看,在海洋大气区(或接近海水飞溅区)使用的导线,需要定期更换。一般说来,防腐型导线更换周期为8年,普通的镀锌钢绞线更换周期为4年比较合适。

来源:中国电站集控运行技术网
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