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1、国内架空输电线路防护金具夏德森 ，夏泓轩 南京线路器材厂,邮编 210037； 南京地铁公司，邮编 210012摘要金具正是随着电网的发展而发展起来的，随着电压等级的提高，对金具电气及机械性能的要求也越来越高。保护金具是送电线路金具的一部分，也是保证电力系统稳定的基础。间隔棒、防振锤、护线条、均压环、屏蔽环等是保护金具的重要组成部分，也是本文主要的讨论对象。本文涉及的国内输电线路防护金具主要有分为以下几个部分：国内使用的间隔棒产品调查、防振锤及其他阻尼装置调查、防舞动金具、输电线路中其他防护金具。关键词：防振锤，间隔棒，护线条，均压环，屏蔽环一. 国内使用的间隔棒产品架空送电线路分裂导线间隔棒
2、的主要用途是限制子导线之间的相对运动；在正常运行情况下，保持分裂导线的几何形状；抑制档距中导线的振荡。按送电线路分裂导线的根数不同，我国 1000kV 及其以下的送电线路的间隔棒，一般可分为二、三、四、六和八根分裂导线用的五种类型。按其工作特性又可以分为阻尼型间隔棒及非阻尼型间隔棒两类。阻尼型间隔棒的特点是：在间隔棒的活动关节处，利用橡胶等阻尼材料来消耗导线的振动能量，对导线产生阻尼作用。非阻尼型间隔棒因为没有阻尼材料，所以消振能力较差（表 1） 。表 1类 别 特 性 适 用 范 围阻尼型间隔棒 有阻尼材料，价格较高适用于各种地区，重点用于导线易产生振动的地区：平原、丘陵等非阻尼型间隔棒 无
3、阻尼材料，价格低廉 适用于导线不易产生振动的地区：山地、林区等本文首先讨论架空线路分裂导线所用的间隔棒，其次介绍相间间隔棒和跳线间隔棒。由于分裂导线间隔棒的结构众多，下文以间隔棒线夹结构的不同作为基础，以期更好的说明各种间隔棒的特点。1.1螺栓式间隔棒间隔棒线夹采用螺栓紧固，并利用螺栓来获得可靠的握力。因此螺栓扭力矩的大小就尤为重要，过大会损伤导线，过小则线夹握力不足。为了获得有效恒定的握力，以及排除导线的蠕变和塑性形变的影响，在安装时通常利用扭矩扳手来控制螺栓扭力矩。为了使螺栓式间隔棒握着导线的部位长时间不发生滑移，螺栓的防松就显得较为重要了。对于阻尼型间隔棒，可以在线夹夹口处安装橡胶垫，利
4、用其弹性形变获得的径向力来防止螺栓的松动。对于非阻尼型间隔棒，就只有靠（碟形）弹垫等构件防松。国内的一些产品，间隔棒主体采用铝合金制造，但是，在安装时使用的却是钢制螺栓。两种材料不同，膨胀系数也不同，这会使螺栓的松动进一步加剧。所以，最好能够使用与主体相同的材料制造螺栓。12 球绞式间隔棒球绞间隔棒的线夹一般由铝合金制成，以球窝与撑杆的钢球为连接点。这种线夹可以沿水平方向均可转动 58，使间隔棒有更好的动态应力承受能力（图 1.1） 。图 1.1 非阻尼型球绞间隔棒13 预绞式线夹间隔棒预绞式间隔棒的线夹实际上是借助预绞丝将导线固定，而间隔棒本体利用有良好导电性能的橡胶与导线接触。由于预绞式的
5、特性，使其不仅没有螺栓的松动问题，还具有补偿由于导线蠕变、塑性形变和振动而发生的松动的能力（图 1.2） 。图 1.2 预绞式线夹间隔棒目前国内预绞式线夹间隔棒的应用并不多见。90 年代，曾经在广西地区运用过，由于制造厂在材料选择有误，导致预绞丝在天空中断裂，不得不全线更换。1.3 销轴式线夹间隔棒销轴式线夹间隔棒是指线夹内嵌入有良好导电性能的橡胶将导线包容，在将橡胶压缩到极限时，插入销轴固定，利用橡胶的弹力将导线压紧。与预绞式线夹间隔棒一样，可以有效避免螺栓松动的问题。但是，这种间隔棒的安装需要专用工具，不便于施工（图 1.3） 。图 1.3 销轴式线夹间隔棒1.4 其他间隔棒在线路中起着多
6、重作用：限制子导线之间的相对运动；在正常运行情况下保持分裂导线的几何形状；抑制档距中导线的振荡。我国地形复杂，环境各异。为了因地制宜，发展了各种适应环境的间隔棒（如阻尼型间隔棒和非阻尼型间隔棒） 。国内有二、三、四、六、八分裂导线，为了适用于各种电压等级的线路，使间隔棒结构繁多。随着科学技术的进步与发展，生产设备和制作工艺的不断改进和完善，国内对间隔棒的研究仍在不断的探索和追求。结合输电线路对大容量、长距离、高海拔、防舞动的更高要求，各种新型间隔棒也层出不穷。例如：防舞间隔棒、释放型阻尼间隔棒。由于以上的各种原因，单单从线夹型式的不同并不能很好的阐述如此众多的间隔棒产品。因此，下文将做补充说明
7、。1.4.1 阻尼型三分裂间隔棒图 1.4 阻尼型三分裂间隔棒这种间隔棒在国内线路上极少使用（图 1.4） 。1.4.2 500kV 用间隔棒随着我国 500kV 超高压输电线路的发展，各种用于超高压输电线路的间隔棒也日益完善。早期研制的四分裂间隔棒框架为圆环型，但是这种结构不利于保持间隔棒主体的刚性。后又借鉴了国外经验，开发了十字型间隔棒（图 1.5） 。为了提高间隔棒的防腐性能，降低重量，其主体也由热镀锌钢制件改为铝合金材料。现在又出现了方框型（图 1.6） 、双框板型（图 1.7）和以预绞丝固定导线的预绞式间隔棒（图 1.8） ，它们的机械及电气性能比之前的要优越的多。 图 1.5 十字
8、型阻尼间隔棒 图 1.6 方框型阻尼间隔棒图 1.7 双框板型阻尼间隔棒 图 1.8 预绞式阻尼间隔棒1.4.3 750kV 用阻尼式间隔棒针对 750kV 线路而设计的间隔棒。由于电压等级很高，该间隔棒具有较高的设计要求（图 1.9） 。 图 1.9 750kV 用阻尼式间隔棒这种间隔棒为铝合金制造，间隔棒本体为正六边形形状。在保证机械强度的情况下，有效的降低了间隔棒自重。因为 750kV 线路的特殊性，所以对间隔棒强度要求较高。这种间隔棒的螺栓采用了含铬的合金制造，提高了螺栓强度。随着电压等级的提高，为了适应 1000kV 的特高压线路的要求，还出现了8 分裂阻尼间隔棒。1.4.4 防舞间
9、隔棒这是一种新型间隔棒，其结构型式是：一是线夹本体及间隔棒框架，二是摆锤框板及摆锤（图 1.10） 。图 1.10 防舞间隔棒线夹本体的夹头部位是铰链式结构，线槽内衬橡胶垫块，通过橡胶垫的压缩，对导线产生正压力。由于橡胶的压缩变形补偿了导线的蠕变，从而使线夹紧紧的握住了导线，安装时要用专用工具将盖板压到位，插上锁紧销即可。其优点是省去了紧固螺栓的安装，亦消除了因为外力及其它因素造成螺栓松动而磨伤导线的危险。摆锤两头呈球形，两只摆锤分别通过两只螺栓固定在两块摆锤框板底部左右两侧，对称分布，使整个防舞间隔棒能够有效的抑制舞动产生，减小舞动幅值，降低导线舞动的危害。在 2006 年的 11 月份，因
10、为制造材质等因素，已经用在湖北超高压线路上的防舞间隔棒，普遍出现压板、盖板开裂的情况。1.4.5 释放型阻尼间隔棒大跨越输电线路档距大，导线强度高，杆塔成本也高。导线断线时，如果间隔棒线夹不释放导线，就会对杆塔造成一定程度的损坏，甚至倒塔。这种间隔棒在断线时，线夹头可以自动脱落，释放出导线。其结构上的特点是，在间隔棒线夹头上某一位置设有一破断截面（图 1.11） 。这种新型间隔棒已经成功使用于 500kV 荻港长江大跨越。 图 1.11 释放型阻尼间隔棒1.4.6 相间间隔棒为了缩小架空线路的空中走廊，防止导线相间的碰撞而开发的一种间隔棒。目前，在国内应用不多。1.4.7 跳线间隔棒对于 50
11、0kV 四分裂导线，在杆塔跳线上用以固定四根导线用的间隔棒（图1.12） 。图 1.12 跳线阻尼间隔棒1.4.8 绞线间隔棒选用合宜的绞线，将其弯曲成圆环状，利用线夹与绞线相联成型。该产品具有一定的弹性和阻尼作用，国外多用于电站工程。图 1.13 为波兰Dalekovod 公司的产品。图 1.13 绞线间隔棒1.3 综合分析1 技术及安装要求由于间隔棒在线路上的重要作用，间隔棒设计中应考虑以下几点：a) 耐短路电流向心压力的机械强度；b) 两夹头之间的拉压强度；c) 夹头握力；d) 活动性及电气性能e) 对于阻尼型间隔棒还要考虑橡胶的选用；f) 具体要求应参考国家标准 GB/T 2338-2
12、002间隔棒是连接惰性物体，能吸收振动能量，但不完全消耗振动能量。因此间隔棒的损坏几率比防振锤大。间隔棒的损坏多为振动磨擦损坏，其损坏原因和间隔棒的结构密切相关。对于阻尼型间隔棒橡胶的选用，我国早年采用硅橡胶，但是其耐磨性较差。在中国长春化学运用研究所的帮助下，研制出并用胶 2 号，并沿用至今。如何合理选择间隔棒的安装位置，仍然是一个有待解决的问题。目前，国内多采用不等距安装方式。2 500kV 四分裂间隔棒实际运行情况我国投运的 500 kV 输电线路总长度(含葛南直流线路 1 040 km)已逾 20 000 km 一般 500 kV 配用的四分裂间隔棒已投运计约 90100 万支 随着三
13、峡电站及配套输变电工程及东北、华北、华东以及南方等大区电网约 3 000 4 000 km 新 500 kV 线路的建设，会使用一批四分裂间隔棒，共需新增投约 6075 万支。调查湖北、山西及四川 500 kV 线路四分裂间隔棒运行情况。1984 年 2 月至 1999 年 10 月各时段，一共大约有 502 次故障。具体原因有：a) 销钉松动或退出；b) 紧固螺栓松动或脱落；c) 弹簧垫圈及蝶形弹垫失效。另外，重冰区间隔棒的强度需要根据实际情况做出适当的改进。建议：a) 线夹紧固螺栓的结构，包括销钉、垫圈等部件不尽完善是造成螺栓松动的直接原因，螺栓松动则是间隔棒故障的主要原因。b) 特殊区段
14、所使用的四分裂间隔捧，其整体强度应在选型时提出相应的要求。c) 建议在选用四分裂间隔棒时应考虑选用新结构型式的间隔棒，例如弹簧结构或其它类型结构的四分裂间隔棒。3 实际销售情况以下随机选取几条 500kV 线路的间隔棒销售情况，并做出适当比较，以期能体现实际情况。 500kV 恩水线FJZ-445F/400A 方框型阻尼间隔棒 3152FJQ4-45400 跳线用间隔棒 321方 框 型 阻 尼间 隔 棒91%跳 线 用 间 隔棒9%方 框 型 阻 尼 间 隔 棒跳 线 用 间 隔 棒 500kV 宁龙线FJZ-450F/630 双框板型阻尼间隔棒 5100TJ2-12630/23 跳线用间隔
15、棒 500双 框 板 型 阻 尼间 隔 棒91%跳 线 用 间 隔 棒9%双 框 板 型 阻 尼 间 隔 棒跳 线 用 间 隔 棒 500kV 姚童线FJZ-450F/630 双框板型阻尼间隔棒 4600TJ2-12630/23 跳线用间隔棒 500双 框 板 型 阻 尼间 隔 棒90%跳 线 用 间 隔 棒10%双 框 板 型 阻 尼 间 隔 棒跳 线 用 间 隔 棒 500kV 运城线FJZ-445F/400A 方框型阻尼间隔棒 5000FJQ4-45400 跳线用间隔棒 500 方 框 型 阻 尼 间隔 棒91%跳 线 用 间 隔 棒9%方 框 型 阻 尼 间 隔 棒跳 线 用 间 隔
16、棒 500kV 张廉线 FJZL-400A 十字型阻尼间隔棒 2188FJQ4-45400 跳线用间隔棒 240十 字 型 阻 尼 间 隔棒90%跳 线 用 间 隔 棒10%十 字 型 阻 尼 间 隔 棒跳 线 用 间 隔 棒以上数据中，跳线用间隔棒只占间隔棒总数的 10%左右，所以各金具制造商的研究方向多在阻尼间隔棒上。近年来在 500kV 四分裂导线线路中使用的间隔棒多为方框型阻尼间隔棒、双框板型阻尼间隔棒和十字型阻尼间隔棒。二. 防振锤，及其他阻尼装置调查2.1 概述在架空线路运行期间，由于受到风力的作用，在导线（包括地线）的背风面产生涡流。在一定的条件下，导线会产生周期性的振荡。导线的振动危害性很大，除了引起导线断股外，还可能使金具配件磨损、松动，甚至造成杆塔的损坏。微风振动是导线振动的主要形式，也是最有危害
