輸電線路懸垂線夾凸軸磨損原因分析及防止對策

高 巍，張 威

湖北工業(yè)大學(xué)，湖北武漢 430064

懸垂線夾是在直線桿塔上提著導(dǎo)、地線，經(jīng)絕緣子串或金具與桿塔的橫擔(dān)相連。在以往的設(shè)計中，沒有對懸垂線夾凸軸的耐磨性有足夠的認(rèn)識，其中赤峰供電公司在元大線、大東線兩條線路上共發(fā)現(xiàn)126 基桿塔的線夾有磨損情況，磨損程度大于5mm 的線夾達(dá)18 個之多，其中磨損最嚴(yán)重的線夾∮16mm 凸軸，已磨損掉12mm，也是僅剩4mm。

各單位紛紛研究制定對策，如赤峰供電公司先后采取了加裝聯(lián)接金具延長連接距離、及加厚線夾掛板等措施；錦州供電公司采取了在凸軸上涂二硫化鉬、對刮板進(jìn)行低溫淬火熱處理等措施；朝陽供電公司與東北電力設(shè)計院、四平線路器材廠則聯(lián)合對此問題進(jìn)行了深入的研究，通過不同結(jié)構(gòu)、不同材質(zhì)的中心回轉(zhuǎn)式懸垂線夾與85 型線夾之間的對比耐磨試驗(yàn)，通過對懸垂線夾的材質(zhì)及結(jié)構(gòu)的改進(jìn)，提高了線夾凸軸的耐磨性，延長了線夾的使用壽命。

1 XGU 型懸垂線夾磨損原因的分析

1）氣象條件及地理位置的影響。磨損嚴(yán)重的或磨損速度較快的桿塔均位于風(fēng)口或空曠平坦氣流流動通道暢通地帶。如赤峰供電公司元大線的大烏段，位于巴林草原及西拉木倫河兩岸，年平均風(fēng)速3.4m/s，接近導(dǎo)、地線振動的起振條件；全年六級以上大風(fēng)天氣最高達(dá)106 天。因此，該地區(qū)送電線路的架空地線線夾磨損數(shù)量較多，磨損程度較重；

2）塔位兩側(cè)檔距及高差的影響。由于桿塔兩側(cè)檔距及高差較大，當(dāng)導(dǎo)、地線受到水平風(fēng)壓時，大檔距側(cè)受風(fēng)壓較大，導(dǎo)、地線張力變化較大，而檔距較小一側(cè)則變化較小，線夾兩側(cè)由此產(chǎn)生不平衡張力，使線夾除了橫向偏移外，還使線夾掛點(diǎn)產(chǎn)生順線路方向的偏移（與鉛垂線不在同一直線上）；

3）線夾結(jié)構(gòu)本身原因所致。線夾船體的材質(zhì)是可鍛鑄鐵，掛板材質(zhì)是普通鋼板，兩種硬度不同的材質(zhì)在一起受力連接，磨損速度肯定也不一樣；

4）懸垂串短。當(dāng)線夾掛點(diǎn)順線路方向偏移時，由于懸垂串較短，線夾偏移角度較小，而線夾凸軸磨損弧長較懸垂串長的磨損弧長要大得多，磨損程度也重得多；

5）桿塔類型的因素，塔身剛度大的塔型，磨損程度較輕；塔身剛度小的則重一些；

6）從觀察結(jié)果看，平均風(fēng)速在5m/s 左右時，線夾就出現(xiàn)明顯的橫向及縱向偏移，隨風(fēng)速的遞增，搖擺幅值增大?？v向位移的頻率基本是保持在每分鐘8 次左右。以元大線的大烏段所經(jīng)地區(qū)的氣象條件計算，每年有100 天風(fēng)速達(dá)到5m/s 以上，則線夾每年偏移次數(shù)不應(yīng)少于1152000 次；

7）XGU 線夾承受的力是通過線夾本體兩側(cè)凸出的回轉(zhuǎn)軸與平行掛板傳遞的，該軸既是轉(zhuǎn)動軸又是承力軸，線夾本體材質(zhì)為可鍛鑄鐵，掛板材質(zhì)為普通鋼板。由于鑄造工藝的要求，線夾的回轉(zhuǎn)軸為拔稍型，即靠近根部略粗，端部稍細(xì)。掛板孔是沖壓加工成型，新舊模具在沖壓掛板孔時要求孔徑必需滿足公差要求，但所沖出的孔徑卻略有差別，由于兩側(cè)孔徑大小尺寸不同，將使得一側(cè)孔邊緣較另一側(cè)略顯鋒利，如果這一側(cè)靠近回轉(zhuǎn)軸根部安裝，即使懸垂串在無鳳的狀態(tài)下，掛板與回轉(zhuǎn)軸也處于點(diǎn)連接（正常為線接觸），點(diǎn)接觸在電力金具組裝設(shè)計中是最為忌諱的；

8）懸垂串雖然是由幾個部件組裝而成，但其線夾部件的磨損問題卻是相當(dāng)復(fù)雜。磨損的程度、速率等與地理環(huán)境、氣象條件、檔距、高差、串長等因素都有密切的聯(lián)系。當(dāng)其它條件相同時，部件數(shù)量少的懸垂串，鉸接點(diǎn)個數(shù)少，整串的自由度小，外界施加在導(dǎo)線上的動能不易被分解，外力近乎直接作用在線夾回轉(zhuǎn)軸與掛板的連接點(diǎn)上，導(dǎo)致懸垂串上的線夾磨損嚴(yán)重。

2 防止對策

通過對XGU 線夾磨損原因的分析可知，為了盡量減少或避免線夾的磨損，線路設(shè)計時其路徑應(yīng)盡量遠(yuǎn)離導(dǎo)、地線易引起振動的地區(qū)及風(fēng)口，檔距應(yīng)盡量均等。但由于地理位置及氣象條件是自然因素，非人力可以改變。因此，減少磨損防止對策的重點(diǎn)在改進(jìn)材質(zhì)和連接方式，其防范措施主要有：

1）增加線夾回轉(zhuǎn)軸的硬度，使其耐磨性能增強(qiáng)。此種方法的缺點(diǎn)是處理工藝要求高；

2）采取加裝聯(lián)接金具延長連接距離，增加鉸接點(diǎn)個數(shù)，減少掛板與回轉(zhuǎn)軸的摩擦弧長，在各個交接點(diǎn)分解電線的動能。我公司當(dāng)時采取了此種防磨措施，目前運(yùn)行狀態(tài)良好。此種方法的缺點(diǎn)是受塔形及塔頭空氣間隙限制，當(dāng)聯(lián)接金具串過長時易產(chǎn)生其他金具或架空地線與塔身磨損的現(xiàn)象；

3）增加線夾掛板與回轉(zhuǎn)軸的摩擦面積。使接觸面的正壓力降低，我公司也采取了此種防磨措施，研制加粗回轉(zhuǎn)軸的線夾及加厚的線夾的掛板，目前運(yùn)行狀態(tài)良好。此種方法的缺點(diǎn)是需要廠家專門加工且達(dá)不到根本解決問題的目的；

4）采用提包式懸垂線夾。此種線夾是四平線路器材廠、東北電力設(shè)計院和朝陽供電公司共同研制和開發(fā)的，此種線夾采用上杠式的線夾主體，線夾主體下面的銷軸孔通過銷軸與線夾掛環(huán)進(jìn)行鉸接，與XGU 型線夾相比較，此種線夾增加了線夾回轉(zhuǎn)軸及與之配合的孔之間的摩擦面積，減小了線夾本體與現(xiàn)價回轉(zhuǎn)軸之間單位面積的表面壓力。我公司在對于已磨損的線夾，全部更換了此種線夾，為我公司設(shè)備的安全運(yùn)行打下了基礎(chǔ)。

3 結(jié)論

鑒于架空輸電線路一般所處地區(qū)的氣象條件及地理因素都在郊外、山區(qū)，故建議將所轄的220kV 及以電壓等級的送電線路全部安裝耐磨線夾，同時在新建線路的初設(shè)審查階段就把解決地線線夾磨損及地線斷股等作為重要問題來考慮，使用具有科技含量的新材料，以保證電網(wǎng)的安全可靠運(yùn)行。

[1]李博之.500kV輸電線路施工技術(shù)[M].北京：中國電力出版社，1999.

[2]胡毅.影響送電網(wǎng)安全運(yùn)行的有關(guān)問題及對策[J].高電壓技術(shù)，2005.

[3]國家電網(wǎng)公司十八項(xiàng)電網(wǎng)重大反事故措施[Z]，2012.