架空线路线夹系统的运行及剩余寿命管理研究

发布时间：2017-10-06 13:26

  本文关键词：架空线路线夹系统的运行及剩余寿命管理研究

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【摘要】：在日常输电过程中,架空输电线路中的耐张线夹由于长期暴露于大气环境中且承担传输电流的任务,线夹温度较高,腐蚀作用较为显著。耐张线夹一般位于距离地面几十米的高空,且长期负载高压电流,频繁实施取样检测较为困难,盲目报废又会造成极大的资源浪费,因此亟待提出一套方便、准确的在线监管方案。红外测温技术具备便捷地测得反映耐张线夹剩余寿命的温度指标的优势,能有效克服耐张线夹检测不便的困难,因此对以温度为指标的耐张线夹剩余寿命模型的研究很有必要。本文对已失效的耐张线夹失效原因和机理进行分析,根据其失效过程特点,模拟其在大气中的腐蚀,并将腐蚀过程与发热过程关联起来,建立以温度为指标的剩余寿命预测模型。利用金相、SEM、EDS等手段分析耐张线夹的失效原因和机理,利用干湿周浸法加速模拟耐张线夹在大气中的腐蚀,根据腐蚀数据建立线夹腐蚀程度与腐蚀时间之间的函数关系,并结合耐张线夹运行过程中发热与散热平衡建立线夹腐蚀时间与温度函数关系,再根据线夹临界失效判据确定耐张线夹临界状态,预测其剩余寿命,同时提出耐张线夹的监管方案以及剩余寿命模型的使用方法。实验结果表明失效线夹由于在压接时即存在铝线断股现象,在服役过程中雨水等腐蚀液体更易进入到压接管内部,对线夹与钢芯铝绞线结合面造成腐蚀并形成腐蚀产物堆积,导致耐张线夹电阻增大,其温度随着电阻的增大不断升高,当线夹温度超过热击穿临界温度时,热平衡状态被打破,其温度将不断升高,最终导致线夹起火失效。服役过程中,腐蚀过程优先在发生在缺陷处,逐渐向周边区域发展,当线夹处于干燥阶段时,腐蚀产物会因为脱水产生微裂纹,甚至剥落,剥落后的区域遇到腐蚀液将再次腐蚀,从而导致腐蚀产物纵向生长,腐蚀产物的生长为横向与纵向交替进行。腐蚀环境对线夹腐蚀速率存在一定影响,温度升高、腐蚀溶液pH降低均会加快线夹腐蚀,同时线夹压接紧密程度也会影响其腐蚀速率,根据加速试验数据与实测数据得出环境因素影响因子经验公式。利用温升试验对线夹热辐射系数进行确定并对温度电阻模型进行验证,其相关度较好。将实验室拟合所得的腐蚀速率函数、耐张线夹热平衡方程以及热击穿临界失效判据结合起来,得出以温度为指标的耐张线夹剩余寿命预测模型。
【关键词】：耐张线夹 大气腐蚀 热击穿 腐蚀速率 剩余寿命
【学位授予单位】：合肥工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TM75
【目录】：

• 致谢7-8
• 摘要8-9
• Abstract9-16
• 第一章 绪论16-28
• 1.1 引言16
• 1.2 耐张线夹简介及其分类16-18
• 1.2.1 螺栓型耐张线夹17
• 1.2.2 楔形耐张线夹17
• 1.2.3 压缩型耐张线夹17-18
• 1.3 耐张线夹的腐蚀18-21
• 1.3.1 金属腐蚀的定义及分类18-19
• 1.3.2 大气腐蚀过程及机理19-21
• 1.3.3 耐张线夹腐蚀研究现状21
• 1.4 电介质的击穿失效21-26
• 1.4.1 电介质击穿的简介及分类21-23
• 1.4.2 固体电介质击穿电压的影响因素23-26
• 1.4.3 耐张线夹失效研究现状26
• 1.5 本论文研究内容26-28
• 1.5.1 研究目的及内容26-27
• 1.5.2 论文创新点27-28
• 第二章 实验材料与方法28-35
• 2.1 实验材料与设备28-32
• 2.1.1 实验材料28-30
• 2.1.2 实验设备30-32
• 2.2 实验方法及原理32-35
• 2.2.1 加速腐蚀试验法32-33
• 2.2.2 金相分析法33
• 2.2.3 扫描电镜与EDS分析33-35
• 第三章 耐张线夹失效机理的研究35-47
• 3.1 宏观分析35-39
• 3.2 金相分析39-40
• 3.3 扫描电镜及能谱分析40-44
• 3.4 3D形貌分析44-45
• 3.5 本章小结45-47
• 第四章 耐张线夹腐蚀速率及其影响因素研究47-59
• 4.1 腐蚀速率的表征47-49
• 4.1.1 金属腐蚀速率的质量指标V47
• 4.1.2 金属腐蚀速率的深度指标V_L47
• 4.1.3 金属腐蚀速率的电流指标i_a47-48
• 4.1.4 金属腐蚀速率的力学性能指标V_M48
• 4.1.5 本文选用的腐蚀速率指R_p48-49
• 4.2 耐张线夹腐蚀速率49-52
• 4.3 耐张线夹腐蚀后形貌分析52-54
• 4.3.1 宏观形貌52
• 4.3.2 微观形貌及能谱52-54
• 4.4 腐蚀速率影响因素研究54-58
• 4.4.1 腐蚀液pH值54-56
• 4.4.2 腐蚀液温度56-57
• 4.4.3 压接压力57-58
• 4.5 本章小结58-59
• 第五章 耐张线夹剩余寿命模型建立59-70
• 5.1 线夹电阻与温度模型59-60
• 5.2 温升实验60-64
• 5.2.1 实验材料及条件60-61
• 5.2.2 试验方法61
• 5.2.3 实验结果61-63
• 5.2.4 加速腐蚀当量的确定63-64
• 5.3 耐张线夹临界失效判据64-66
• 5.3.1 耐张线夹失效判据的选取64-65
• 5.3.2 耐张线夹临界失效温度的计算65-66
• 5.4 线夹剩余寿命经验公式66-68
• 5.5 本章小结68-70
• 第六章 全文总结70-72
• 参考文献72-75
• 攻读硕士期间发表的论文75

【参考文献】

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本文编号：983031