鋼芯鋁絞(ACSR)架空導(dǎo)線微動疲勞及其運行狀態(tài)評估.pdf

1、由于我國電力資源和負(fù)荷中心分布極不平衡，且不同地區(qū)、不同季節(jié)的電力供需差異很大，為解決這種能源供需結(jié)構(gòu)矛盾，“西電東送，南北互供，全國聯(lián)網(wǎng)”的電力戰(zhàn)略應(yīng)運而生。這一系列重大輸電工程所應(yīng)用的大跨越超高壓、特高壓架空輸電線路大都處于高海拔、自然條件嚴(yán)酷的中西部地區(qū)。在這些地區(qū)，架空導(dǎo)線受到風(fēng)、雨、雪等引起的動載荷，長期處于不斷的振動狀態(tài)，微動疲勞嚴(yán)重，是造成導(dǎo)線損傷的主要原因。因此，本文在前期研究的基礎(chǔ)上，繼續(xù)對架空導(dǎo)線的微動疲勞及其運行狀

2、態(tài)進(jìn)行深入研究，為輸電線路架空導(dǎo)線的運行維護(hù)提供理論依據(jù)和科學(xué)指導(dǎo)。
　　本文采用LGJ150/20型鋼芯鋁絞(ACSR)導(dǎo)線進(jìn)行微動疲勞系列試驗以及鋁包帶包裹導(dǎo)線的微動損傷試驗，通過分析導(dǎo)線微動疲勞斷口以及表面損傷形貌，研究導(dǎo)線微動疲勞斷裂及微動損傷機(jī)理，并由此建立導(dǎo)線微動疲勞壽命預(yù)測模型。對銅陵110kV朱謝463線已服役26年的LGJ240/40型ACSR舊導(dǎo)線，重點研究該導(dǎo)線在耐張線夾、防震錘位置以及自由導(dǎo)線的損傷狀態(tài)及原

3、因，并根據(jù)其力學(xué)性能對其服役狀態(tài)進(jìn)行評估。
　　導(dǎo)線的微動疲勞研究表明：導(dǎo)線僅在1.0 mm振幅時發(fā)生斷股，斷口都位于導(dǎo)線與懸垂線夾的最后接觸點位置，隨微動次數(shù)增加，導(dǎo)線的斷股數(shù)量增加；在較低微動次數(shù)下，只出現(xiàn)正斷斷口，隨微動次數(shù)增加，出現(xiàn)45°斷口和“V”形斷口。正斷口是由彎曲疲勞斷裂形成，可分為單向彎曲疲勞、雙向彎曲疲勞以及旋轉(zhuǎn)彎曲疲勞斷口；較多A1股線斷裂后，導(dǎo)線的受力狀態(tài)發(fā)生變化，發(fā)生扭轉(zhuǎn)疲勞斷裂，形成45°斷口和“V”形

4、斷口。所有斷口都呈現(xiàn)微動疲勞特征，由疲勞源區(qū)、裂紋擴(kuò)展區(qū)和瞬時破斷區(qū)構(gòu)成，應(yīng)用斷裂力學(xué)理論建立導(dǎo)線微動疲勞壽命預(yù)測模型，預(yù)測結(jié)果與試驗值相對誤差較小。
　　鋁包帶包裹導(dǎo)線微動損傷研究表明：鋁包帶對于導(dǎo)線的微動損傷具有良好的防護(hù)作用，外層鋁股線的主要損傷形式為鋁包帶刮擦導(dǎo)線表面及磨粒磨損，內(nèi)層導(dǎo)線的微動損傷形式與未包裹鋁包帶導(dǎo)線相同。有限元分析結(jié)果與實驗結(jié)果吻合，線股接觸邊緣的應(yīng)力集中和較大的接觸剪應(yīng)變是導(dǎo)致疲勞裂紋萌生的根本原因。

5、
　　服役導(dǎo)線在防震錘和耐張線夾位置的外層鋁股線主要受到鋁包帶邊緣的切割作用和鋁線股之間的粘著、磨粒磨損，內(nèi)層鋁股線的接觸斑都發(fā)生偏轉(zhuǎn)，形成幾個接觸斑的疊加。由于防震錘的振動幅度遠(yuǎn)大于耐張線夾，所以不論內(nèi)外層鋁股線，防震錘位置導(dǎo)線的磨損程度都大于耐張線夾位置導(dǎo)線。但是，對于材料的疲勞而言，耐張線夾位置導(dǎo)線由于緊固較好，疲勞裂紋擴(kuò)展深度遠(yuǎn)大于防震錘位置導(dǎo)線。因此，在力學(xué)性能上，防震錘位置導(dǎo)線的力學(xué)性能優(yōu)于耐張線夾位置導(dǎo)線，且都高于國