2019年2月27日，某公司变电运检室在对330kV某变电站进行二线停电检修预试中，发现3330C相电流互感器电流连片抱箍开裂。该抱箍所属电流互感器为倒置式SF6气体绝缘型，型号为LVQB-330W2，出厂日期为2005年6月13日，于2005年12月3日带电投运。

1 检验

依据GB/T 1176—2013《铸造铜及铜合金》、NB/T 47013.5—2015《承压设备无损检测 第5部分：渗透检测》与JB/T 5108—2018《铸造黄铜金相检验》等相关技术规范要求，对抱箍进行宏观检查、外观尺寸测量、化学成分分析、力学性能和金相试验等试验分析工作，试验分析过程和结果如下。

1.1 宏观检查

失效抱箍的开裂部位位于抱耳中部，裂纹分别由端部沿轴向扩展汇聚而成，两条裂纹的断裂面相互平行，间距约3mm，如图1所示。由于拆卸运输过程中对断口造成了磨损或磕碰，导致图1两条裂纹汇聚终点部分样品缺失。

图1 裂纹宏观形貌

1.2 结构尺寸测量

对抱箍进行了相关尺寸测量，测量位置如图2所示，测量结果见表1。

图2 测量位置示意

表1 结构尺寸测量结果（mm）

1.3 材质分析

对试样用扫描电镜进行材质化学成分分析，图3所示为电镜点扫描位置，图4所示为扫描化学成分柱状图，表2为化学成分值。

成分分析结果表明，试样中铜和铅含量均低于标准要求，锌含量为43.058%，高于标准GB/T 1176—2013《铸造铜及铜合金》中参照试样规定。

图3 扫描位置图

图4 化学成分柱状图

1.4 硬度检测

对抱箍开裂附近母材进行硬度试验，结果见表3。

表3 硬度试验结果（HBW）

硬度试验结果显示，试验硬度值高于GB/T 1176—2013《铸造铜及铜合金》中试样硬度要求。

1.5 渗透检测

该裂纹断口较平齐，因开裂时间较长，断口部分淤积较多尘土，后经超声波清洗后发现大部分断口已经被氧化为黑灰色，未见明显的裂纹源，从断口新旧程度可以判断终断区，如图5所示。

依据标准NB/T 47013.5—2015《承压设备无损检测 第5部分：渗透检测》对试样表面进行渗透检测，发现试样表面存在两处比较明显的裂纹，如图6所示。

图5 断口形貌

图6 渗透检测

1.6 抱箍金相检验

在C侧取金相纵向截面试样，在裂纹中心AB中心处取金相横向截面试样，共取2个金相试样，取样位置说明如图7所示。

图7 取样位置说明

从图8、图9可以看出，主要组成相为条状、棒状的相与黑色的基体相，部分相较粗大，组织大小不均匀，说明该抱箍未进行退火处理或退火不充分。图10裂纹表现为明显的穿晶断裂，并伴有少量的沿晶裂纹，且有大量连续和非连续的二次裂纹，这些断裂形貌都是应力腐蚀开裂的基本特征。径向裂纹尖端较尖锐，呈明显的径向延伸趋势，经测量，应力腐蚀深度约为1mm。

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2 综合分析

铅黄铜具有良好的工艺性能和力学性能，但随着Zn含量的增加，其应力腐蚀敏感性增大。该抱箍中Zn含量约占总质量分数的43%，所以具有很强的应力腐蚀倾向。同时抱箍由于退火工艺不合格，导致其内部应力未消除，且受到螺栓紧固力作用，拉应力沿抱耳周向分布，在周围介质（如潮湿空气等）作用下，腐蚀将沿应力分布不均匀的晶粒及其边界进行，并在拉应力作用下导致开裂；此外，拉应力促使腐蚀介质向内部侵入，使腐蚀裂纹向纵深发展。

抱箍外观尺寸表明，断裂面厚度明显低于另一侧，致使抱箍在运行使用过程中，断裂面因外形尺寸发生变化而引起局部范围内应力显著增大，形成应力集中。在上述因素的共同作用下直至抱箍断裂。

图8 横向试样金相检验（10×）

图9 横向试样金相检验（50×）

图10 横向试样金相检验（裂纹形貌）（50×）

3 结论

此次电流互感器电流连片抱箍材质并不符合标准GB/T 1176—2013《铸造铜及铜合金》要求，Zn含量偏高；抱箍硬度亦不符合标准GB/T 1176—2013《铸造铜及铜合金》要求，硬度值偏高；渗透检测发现抱箍表面存在细小微裂纹；抱箍金相检验发现组织不均匀，相偏大。

由于抱箍材质中Zn含量较高，具有很强的应力腐蚀倾向，同时退火工艺不合格，导致抱箍内存在残余应力。在周围介质（如潮湿空气）等的作用下，受到螺栓紧固力的作用导致其开裂。

建议对同一厂家同一批次抱箍产品在停电检修时仔细巡查，重点检查抱箍端面有无细小裂纹；为防止同类事故的发生，在日后的巡视中也应对此部位重点检查。