某日一500kV 架空輸電線路 C 相 故障，重合不成，開關(guān)三跳，強(qiáng)送失敗。巡線檢查發(fā)現(xiàn)，該線路 某一檔大小號(hào)側(cè)斷線， 距離小號(hào)側(cè) 大約2米處 C相 子導(dǎo)線 斷裂情況如下圖所示。

▲圖  導(dǎo)線斷裂現(xiàn)場(chǎng)照片

該500kV架空輸電線路 導(dǎo)線型號(hào)為 JLRX/F2A-460/40-26 型碳纖維復(fù)合芯軟鋁導(dǎo)線，故障發(fā)生后，電網(wǎng)公司運(yùn)檢部門立即組織電科院等相關(guān)單位現(xiàn)場(chǎng)對(duì)斷裂導(dǎo)線取樣（取樣區(qū)域?yàn)閷?dǎo)線兩側(cè)斷口及斷口往大號(hào)側(cè)約 50 米），及時(shí)開展了導(dǎo)線斷口分析、導(dǎo)線性能檢測(cè)、故障模擬試驗(yàn)等，對(duì)導(dǎo)線斷裂原因進(jìn)行了綜合分析。

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)取樣知，斷裂導(dǎo)線鋁股表面附著一層黑色污垢，兩端鋁線斷口呈拉伸頸縮狀。

▲ 圖 故障導(dǎo)線兩側(cè)斷口形貌

斷口兩側(cè)芯棒均稍有內(nèi)縮，該檔小號(hào)側(cè)僅露出少量玻璃纖維絲。大號(hào)側(cè)斷口外存在長(zhǎng)約 400mm 的黑色絲絮狀物質(zhì)，部分軟鋁型線上有放電痕跡。

▲圖 兩側(cè)故障導(dǎo)線芯棒斷口形貌

▲圖 小號(hào)側(cè)斷口軟鋁型線上的放電痕跡

剝開外層鋁股，斷口兩側(cè)碳纖維芯棒均已劈開，約 3/4 截面范圍的斷口較為平齊，碳纖維未見松散，拉伸痕跡不明顯，另外約 1/4 截面范圍的碳纖維及外層玻璃纖維較為分散，部分呈拉斷絲絮狀形貌。將兩側(cè)斷口進(jìn)行復(fù)原，發(fā)現(xiàn)兩側(cè)斷口形貌基本能夠吻合，大號(hào)側(cè)斷口外側(cè)存在黑色絲絮狀物質(zhì)，復(fù)原劈開的小 號(hào)側(cè)芯棒，發(fā)現(xiàn)有部分碳纖維缺失，表明該側(cè)芯棒部分碳纖維被拉出。

 ▲圖 故障導(dǎo)線芯棒斷口復(fù)原形貌

依據(jù) 《復(fù)合材料芯架空導(dǎo)線》（GB/T 32502-2016）標(biāo)準(zhǔn)和電網(wǎng)公司招投標(biāo)技術(shù)規(guī)范書，碳纖維導(dǎo)線性能檢測(cè)項(xiàng)目包括導(dǎo)線整體性能、芯棒性能、軟鋁型線性能三部分，其中導(dǎo)線整體性能包括：常溫拉斷力、外徑、線密度、節(jié)徑比和絞向，芯棒性能包括：直徑偏差、抗拉強(qiáng)度、密度、卷繞試驗(yàn)、扭轉(zhuǎn)試驗(yàn)、玻璃化轉(zhuǎn)變溫度，軟鋁型線性能包括：尺寸偏差、機(jī)械性能。檢測(cè)結(jié)果表明，故障碳纖維導(dǎo)線的各項(xiàng)性能均符合電網(wǎng)公司招投標(biāo)技術(shù)規(guī)范書和相關(guān)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)要求，詳見下表。

表 故障碳纖維導(dǎo)線質(zhì)量檢測(cè)結(jié)果

開展了導(dǎo)線正常拉斷、芯棒人工彎斷后導(dǎo)線拉斷的模擬試驗(yàn)，將斷口與現(xiàn)場(chǎng)故障斷口進(jìn)行對(duì)比，可以看出，無(wú)論是故障導(dǎo)線、人工彎斷導(dǎo)線還是正常拉斷導(dǎo)線，軟鋁型線斷口均呈拉伸緊縮狀，無(wú)明顯差異。

▲圖 導(dǎo)線不同斷裂形式下的鋁線斷口形貌

從不同斷裂形式下的芯棒斷口形貌來(lái)看，在正常拉斷的導(dǎo)線芯棒斷口處，碳纖維呈分散且長(zhǎng)短不一的細(xì)絲狀分布，并隨機(jī)斷裂在不同位置，無(wú)整齊斷口，而現(xiàn)場(chǎng)故障導(dǎo)線芯棒斷口和人工折斷的芯棒斷口則較為整齊，形貌一致，說(shuō)明故障導(dǎo)線芯棒在斷裂前已受損或折斷。

▲圖 三種不同斷裂形式下芯棒斷口形貌

故障導(dǎo)線大號(hào)側(cè)芯棒約有 400 mm 的碳纖維呈現(xiàn)松散的絲絮狀，與經(jīng)過(guò)燃燒的碳纖維形貌相似與正常拉斷導(dǎo)線芯棒斷口處的碳纖維形貌有明顯差異，說(shuō)明碳纖維經(jīng)受了高溫?zé)�灼�?/span>

▲圖  故障導(dǎo)線的絮狀碳纖維與經(jīng)燃燒試驗(yàn)過(guò)的碳纖維形貌對(duì)比

檢測(cè)試驗(yàn)結(jié)果表明，斷裂導(dǎo)線的各項(xiàng)性能指標(biāo)均符合電網(wǎng)公司招投標(biāo)技術(shù)規(guī)范和 《復(fù)合材料芯架空導(dǎo)線》（GB/T 32502-2016）要求。

對(duì)比分析故障導(dǎo)線芯棒斷口、人工折斷導(dǎo)線芯棒斷口、正常拉斷導(dǎo)線芯棒斷口形貌可見，現(xiàn)場(chǎng)故障導(dǎo)線芯棒斷口形貌和人工折斷導(dǎo)線芯棒斷口形貌相似，表明導(dǎo)線在斷裂前芯棒已有損傷。

碳纖維經(jīng)高溫燃燒后呈松散絲絮狀，與故障導(dǎo)線的絲絮狀碳纖維形貌相似。據(jù)此推斷，故障導(dǎo)線在發(fā)生斷裂后，部分碳纖維露出，在強(qiáng)送電過(guò)程中，故障導(dǎo)線接地放電產(chǎn)生高溫，環(huán)氧樹脂燃燒，碳纖維因失去環(huán)氧樹脂的粘接而松散，呈現(xiàn)出絲絮狀。

從線路竣工圖紙的技術(shù)參數(shù)可以計(jì)算出，導(dǎo)線平均運(yùn)行張力為 28.20kN，最大使用張力為 45.12kN。經(jīng)計(jì)算，芯棒折斷后的碳纖維導(dǎo)線鋁線的實(shí)際可承受拉力約為 33.6kN，說(shuō)明碳纖維芯棒折斷后的導(dǎo)線仍能短期運(yùn)行。

綜上分析，碳纖維導(dǎo)線在發(fā)生斷線前，內(nèi)部芯棒已經(jīng)受損甚至斷裂， 導(dǎo)線運(yùn)行張力主要由軟鋁型線及殘余碳纖維承擔(dān)。導(dǎo)線運(yùn)行以來(lái)，受強(qiáng)降雪、低溫、大風(fēng)等環(huán)境因素影響，導(dǎo)線的承載力逐步降低減弱，而事發(fā)前兩天發(fā)生 15℃以上的氣溫驟降，導(dǎo)致導(dǎo)線的應(yīng)力變化較大，因損傷累積效應(yīng)發(fā)生斷裂。

（1） 發(fā)生斷線的碳纖維復(fù)合芯導(dǎo)線各項(xiàng)指標(biāo)均符合國(guó)網(wǎng)公司招投標(biāo)技術(shù)規(guī)范書和國(guó)家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求。

（2） 碳纖維導(dǎo)線斷線的主要原因是內(nèi)部芯棒已受損甚至斷裂，在環(huán)境、應(yīng)力等綜合因素的長(zhǎng)期作用下，強(qiáng)度逐步下降并最終導(dǎo)致斷線。

（1） 建議制造企業(yè)加強(qiáng)導(dǎo)線生產(chǎn)、運(yùn)輸過(guò)程中的產(chǎn)品質(zhì)量管控和保護(hù)。

（2） 建議加強(qiáng)導(dǎo)線現(xiàn)場(chǎng)施工過(guò)程管控和質(zhì)量檢查，防止因施工工藝 不當(dāng)造成導(dǎo)線及芯棒受損。