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世界范围内,高压输电线路架空导线已服役25-40年,处于服役寿命中后期,输电线路架空导线运行状态评估关系到供电安全。高压输电线路架空导线长期服役野外环境,其最主要的损伤形式是中性盐腐蚀(海滨地区)或工业大气腐蚀(工业污染区)及由微风振动引发的导线微动磨损。
本文选用高压输电线路常用的LGJ150/25型钢芯铝绞线(ACSR),实验室模拟研究架空导线的腐蚀及微动磨损过程,揭示导线的腐蚀及微动磨损对其力学及电学性能的影响,探讨了导线的腐蚀及微动磨损的微观机制。在此基础上,开展高压输电线路架空导线运行状态评估,协助供电部门开展电网安全管理,提高电网运行可靠性,具有重要意义。
周期性干/湿循环盐雾腐蚀试验采用两种腐蚀介质,即50±5.g/L的NaCl溶液和0.1mol/L NaHSO3+0.01mol/L NaCl溶液,分别模拟海滨和工业污染区环境。结果表明,导线腐蚀以电化学腐蚀为主,表现为Al股线表面的点蚀及层间腐蚀。导线的腐蚀产物组成复杂,随着腐蚀时间的增加,腐蚀程度加剧,导线抗拉强度降低,电阻率升高。相比而言,导线的工业大气腐蚀强于中性盐腐蚀。
采用自制的微动磨损试验装置开展了架空导线微动磨损及微动腐蚀试验,微动腐蚀的腐蚀介质和大气腐蚀介质相同。研究微动斑的形态,微动机制,以及微动循环次数、微动振幅和腐蚀介质对导线微动损伤行为及其力学及电学性能的影响。结果表明,导线微动磨损区域分为微动粘着区、微动滑移区和微动混合区,其中微动混合区对导线的损伤最大。导线的主要磨损机制是粘着磨损和磨粒磨损,磨粒磨损会形成大量犁沟、凹坑和径向裂纹,为导线疲劳裂纹源。随着微动循环次数和微动振幅的增加,导线的微动磨损加剧。导线的微动腐蚀是微动磨损、微动疲劳和腐蚀共同作用的结果,三者之间有相互促进作用,加速导线的损伤和力学、电学性能的下降。