[發明專利]一種輸變電設備銅導線斷裂時運行參數的測試方法

有效

• 申請號: 201710958892.X
• 申請日: 2017-10-16
• 公開（公告）號: CN107703001B
• 公開（公告）日: 2020-04-14
• 發明（設計）人: 杜好陽;王璽潤;張雙楠;史冬云;崔倫;隋忠學;楊連芬;王欣;敖明;肖輝旭;冷傳東;朱大銘;肖重金;莊凌暉
• 申請（專利權）人: 國網吉林省電力有限公司電力科學研究院;吉林省電力科學研究院有限公司;國家電網公司;中國科學院金屬研究所
• 主分類號: G01N3/18
• 分類號: G01N3/18;G01N33/2045;G01N1/32
• 代理公司: 南京業騰知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 32321
• 代理人: 李靜

本發明涉及一種輸變電設備銅導線斷裂時運行參數的測試方法，包括從實際燒斷的設備上取樣、選取同種規格的完好的導線并制備成高溫模擬試樣、不同溫度下的Gleeble拉伸實驗、對實際斷裂的導線和GLEEBLE拉斷的導線的斷口進行金相分析、對實際斷裂的導線和GLEEBLE拉斷的導線的斷口進行SEM分析、對實際斷裂的導線和GLEEBLE拉斷的導線的斷口進行TEM分析等步驟，方法不需要花費高昂的成本對實際輸變電設備進行系列參數下的破壞性試驗，同時能夠獲得與運行斷裂發生瞬間最為接近的運行參數，從而為事故分析提供有效的判據。

技術領域

本發明涉及一種輸變電設備銅導線斷裂時運行參數的測試方法，屬于金屬材料技術領域。

背景技術

銅導線廣泛應用于輸變電設備中，導線斷裂是輸變電設備運行時的常見故障之一。發生斷裂時往往承受較大的電動力和大的電流，在高溫下發生斷裂，從而影響輸變電設備的正常運行。確定發生斷裂時的銅導線的運行參數，包括電流、斷裂時的溫度和承受的外力大小，對分析導線斷裂原因，避免類似事故出現具有重要意義。

輸變電設備導線運行斷裂的瞬間，電流往往超出設計電流的數倍，同時導致導線發熱，溫度上升，同時輸變電設備在參數發生大幅度變動的瞬間，承受了較大的電動力的作用，導線在高溫、電動力的共同作用下，容易引起斷裂，這種斷裂一般是在很短的時間內完成的，按照目前的監測手段，無法記錄斷裂瞬間的運行參數。如果直接對同類設備進行破壞性試驗后再進行微觀分析，往往需要對多個設備進行系列參數下的破壞性試驗，成本過于昂貴，效果也不一定能夠達到預期要求。

發明內容

本發明的目的是解決現有技術的不足，提供一種輸變電設備銅導線斷裂時運行參數的測試方法，其不需要對多個同類設備進行系列參數下的破壞性試驗，成本低。

輸變電設備導線斷裂主要是兩個方面的因素：外力作用和高溫作用，因此本發明人結合輸變電設備的特點，提出了一種分析利用高溫模擬并加載的方法，利用Gleeble高溫拉伸試驗機模擬過熱、短路高溫環境并施加載荷，拉斷銅導線，然后用金相分析過熱組織、掃描電鏡分析斷口形貌，透射電鏡分析銅導線的位錯變化，并與實際斷裂的導線上述指標進行對比，從而獲得銅導線斷裂瞬間的運行參數。

具體技術方案如下：

一種輸變電設備銅導線斷裂時運行參數的測試方法，包括如下步驟：

(1)實際斷裂導線取樣：從發生故障的輸變電設備中找到斷為兩截的兩根銅導線，從斷裂點開始沿銅導線長度方向各取10mm長的試樣，取樣時注意斷口不被破壞，其中一個試樣標記為A，用于金相分析；另一個試樣標記為B，用于微觀分析；

(2)高溫模擬試樣的制備：選取與斷裂銅導線相同的導線，加工成拉伸試樣，用于進行Gleeble拉伸試驗；

(3)不同溫度下的Gleeble拉伸實驗：采用Gleeble3800熱模擬實驗機，實驗溫度分別設置為100℃、150℃、200℃、250℃，在每個溫度下做一組3-5根高溫模擬試樣的拉伸實驗，獲得各個實驗溫度下的位移與拉伸力的關系曲線，拉斷后的高溫模擬試樣分為兩部分，一部分標記為A’,用于金相分析,另一部分標記為B’,用于微觀分析；

(4)金相組織分析：選取Gleeble拉伸實驗中拉斷后的高溫模擬試樣A’部分，進行金相分析試驗，并記錄金相組織，同時對實際斷裂導線的A部分也進行金相分析，對比其過熱組織形貌；確定與實際斷裂導線金相組織大致相同的模擬試樣；

(5)掃描電鏡分析：對不同溫度下的Gleeble拉伸試驗的模擬試樣的斷口形貌和實際斷裂導線的斷口形貌進行掃描電鏡分析，找出與實際斷裂的導線斷口形貌相近的模擬試樣；

(6)透射電鏡分析：將Gleeble拉伸實驗中拉斷后的高溫模擬試樣B’部分以及實際斷裂導線的B部分制備成TEM試樣，在透射電鏡下進行觀察，對斷口處的位錯密度進行分析，根據TEM圖像判斷出與實際斷裂導線斷口最為接近的模擬試樣；