一種防止架空輸電線路舞動(dòng)的通用聯(lián)結(jié)金具研究

郭雷崗 董雪峰 甄榮

摘 要：針對(duì)我國(guó)輸電線路舞動(dòng)災(zāi)害嚴(yán)重的現(xiàn)狀，針對(duì)目前使用的聯(lián)結(jié)金具存在的缺點(diǎn)和薄弱環(huán)節(jié)，開發(fā)了一種通用便攜式聯(lián)結(jié)金具連接裝置。聯(lián)結(jié)金具采用新材料和耦合的方法，有效提高了硬件的機(jī)械強(qiáng)度和能量釋放效果，改善了其受力狀態(tài)，從而提高了耦合硬件的運(yùn)行安全性和使用壽命。

關(guān)鍵詞：輸電線路;聯(lián)結(jié)金具;通用便攜;運(yùn)行安全

中圖分類號(hào)：TM726.3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1003-5168（2019）22-0031-03

Research on a Universal Connecting Fittings for Preventing

Overhead Transmission Line Dancing

GUO Leigang1 DONG Xuefeng1 ZHEN Rong2

Abstract： In view of the serious situation of galloping disasters of transmission lines in China， and in view of the shortcomings and weaknesses of the connection fittings currently used， a universal portable connection fittings device wasdeveloped. By using new materials and coupling method， the mechanical strength and energy release effect of the hardware are effectively improved， the stress state is improved， and the operation safety and service life of the coupling hardware are improved.

Keywords： transmission line;connection fittings;general portable;operation safety

我國(guó)是架空輸電線路舞動(dòng)災(zāi)害最嚴(yán)重的國(guó)家之一，各種不同電壓等級(jí)的線路都會(huì)發(fā)生舞動(dòng)事故。近年來，隨著電網(wǎng)規(guī)模不斷擴(kuò)大和多種災(zāi)害氣候的影響，架空輸電線路舞動(dòng)災(zāi)害的頻率和強(qiáng)度顯著增加。尤其是年后，幾乎每年都會(huì)發(fā)生嚴(yán)重的線路舞動(dòng)事故。線路舞動(dòng)事故不僅會(huì)造成輸電線路電氣故障，還會(huì)造成螺栓松動(dòng)、脫落、線路配件損壞、線路損壞和桿塔材料損壞等嚴(yán)重的機(jī)械事故。

隨著配電線路的快速發(fā)展，電力配件的改革迫在眉睫，用新配件取代傳統(tǒng)配件勢(shì)在必行。根據(jù)國(guó)家電網(wǎng)公司配電網(wǎng)工程10kV配電變壓器典型設(shè)計(jì)分部的要求，為實(shí)施配電網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)，要堅(jiān)持“安全可靠、自主創(chuàng)新、先進(jìn)適用、統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)、覆蓋面廣、提高效率”的方針[1]。為此，國(guó)網(wǎng)數(shù)通（北京）科技有限公司正準(zhǔn)備研發(fā)新的系列產(chǎn)品，以滿足電網(wǎng)線路的發(fā)展需求。新產(chǎn)品的研發(fā)采用新的扭矩壓接技術(shù)，保持壓接力不變，不損傷電線，不降低電線的性能和使用壽命，使施工簡(jiǎn)單、快捷、更加標(biāo)準(zhǔn)化，使整個(gè)平臺(tái)面積更加均勻，施工工藝規(guī)范，施工速度快，施工質(zhì)量大大提高。電力配件是連接和組合電力系統(tǒng)中各種設(shè)備、傳遞機(jī)械和電氣負(fù)載的金屬配件，在輸變電工程中發(fā)揮著重要作用。產(chǎn)品質(zhì)量不僅關(guān)系到電網(wǎng)的安全運(yùn)行，也關(guān)系到人身和財(cái)產(chǎn)安全。

1 纜線舞動(dòng)機(jī)理及危害

經(jīng)過長(zhǎng)期研究和總結(jié)，現(xiàn)在各國(guó)相關(guān)研究者都認(rèn)為導(dǎo)線舞動(dòng)本質(zhì)上是一種由不穩(wěn)定空氣動(dòng)力引起的現(xiàn)象，空氣動(dòng)力是非線性的。這種現(xiàn)象是輸電線路在雨雪等特殊環(huán)境條件下形成不對(duì)稱結(jié)冰，然后又由于導(dǎo)線附近強(qiáng)風(fēng)作用形成的空氣動(dòng)力的激勵(lì)作用，最后致使導(dǎo)線形成一種較低頻率（0.1～3Hz），較大振幅（10m）的振動(dòng)[2]。舞動(dòng)過程是風(fēng)與覆冰導(dǎo)線空氣動(dòng)力耦合后形成的馳振。導(dǎo)線舞動(dòng)的發(fā)生主要與導(dǎo)線的非對(duì)稱結(jié)冰、風(fēng)激勵(lì)以及線路本身結(jié)構(gòu)和參數(shù)有關(guān)。從舞動(dòng)被發(fā)現(xiàn)至今，專家學(xué)者創(chuàng)造了以下幾種具有代表性的舞動(dòng)理論：①以登·哈托格（Den Hartog）為代表的空氣動(dòng)力學(xué)理論;②以奧尼戈?duì)枮榇淼臋M向振動(dòng)和扭轉(zhuǎn)振動(dòng)渦合理論;③慣性耦合機(jī)理;④穩(wěn)定性舞動(dòng)機(jī)理[3]。

架空輸電線路舞動(dòng)嚴(yán)重影響我國(guó)輸電線路運(yùn)行的安全性和可靠性，嚴(yán)重威脅著輸電線路的正常運(yùn)行。導(dǎo)線舞動(dòng)造成的危害主要有以下幾方面：①對(duì)線路設(shè)備造成極大損壞，導(dǎo)致絞線斷裂和斷線，導(dǎo)致導(dǎo)線線夾脫落和導(dǎo)線落地，嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)l(fā)桿塔墜落事故;②對(duì)周圍環(huán)境產(chǎn)生極大影響，由于導(dǎo)體和跨越物之間的電氣距離不足，很容易發(fā)生對(duì)跨越物放電的現(xiàn)象;③威脅電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行;④對(duì)電網(wǎng)的運(yùn)行指標(biāo)和安全指標(biāo)造成嚴(yán)重影響。

2 金具裝置原理及研制

本研究將壓線螺栓的底部設(shè)計(jì)成倒U形結(jié)構(gòu)，使壓線部分與電纜保持較大的接觸面積，提高電纜結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，降低對(duì)聯(lián)結(jié)區(qū)域?qū)щ娦缘挠绊懀岣呗?lián)結(jié)金具對(duì)不同規(guī)格電纜的適應(yīng)性，使壓線部分能同時(shí)兼容多種線徑。該器件的側(cè)剖圖如圖1所示。

鑒于此，本研究研制了一種電纜聯(lián)結(jié)金具，以解決由壓線裝置與電纜的小范圍接觸引起的線路舞動(dòng)。本文研制的電纜聯(lián)結(jié)裝置包括線纜卡座和壓線螺栓。線纜卡座具有沿第一方向開設(shè)的螺栓槽，以及沿垂直于所述第一方向的第二方向開設(shè)的且貫穿所述螺栓槽底部的接線孔。壓線螺栓包括與所述螺栓槽配合連接的螺栓主體，以及位于所述螺栓主體頂部的螺栓頭和位于所述螺栓主體底部的壓線部，所述壓線部為倒置的“U”字型結(jié)構(gòu);所述壓線螺栓裝配在所述螺栓槽內(nèi)，通過所述壓線螺栓底部的壓線部配合所述線纜卡座接線孔的底面對(duì)第一線纜形成夾持，并使所述第一線纜與倒置的“U”字型結(jié)構(gòu)的壓線部充分接觸。

本研究中的電纜聯(lián)結(jié)金具可以同時(shí)將2根或2根以上的電纜壓接在聯(lián)結(jié)孔中，實(shí)現(xiàn)多根電纜的電氣聯(lián)結(jié)。在實(shí)際應(yīng)用中，壓線螺栓只能由導(dǎo)體材料制成，其中心通孔能與壓線部分共同聯(lián)結(jié)地2根導(dǎo)線。同時(shí)，對(duì)電纜布線裝置布線孔的兩個(gè)端口進(jìn)行倒角，以保證電纜在彎曲變形過程中不會(huì)受到孔壁切割的影響產(chǎn)生二次破壞。

該裝置的壓緊螺栓采用分體式組合結(jié)構(gòu)，簡(jiǎn)化了壓緊螺栓的結(jié)構(gòu)復(fù)雜性，便于工件的加工制造。壓線部采用具有彈性性能的金屬片，在外力作用下可以調(diào)節(jié)壓線部的開口尺寸，外力消除后，壓線部的初始尺寸恢復(fù);壓線部被設(shè)計(jì)為彈性結(jié)構(gòu)，其能根據(jù)實(shí)際擠壓程度盡可能地與第一線纜保持充分接觸，從而進(jìn)一步穩(wěn)定線纜布線裝置中第一線纜的夾持結(jié)構(gòu)。一般來說，該裝置的防脫槽是多層結(jié)構(gòu)，可以滿足不同規(guī)格電纜的夾緊和鎖定，防止電纜聯(lián)結(jié)過于松散，從而防止舞動(dòng)現(xiàn)象的發(fā)生。

3 金具裝置創(chuàng)新性

①通用性強(qiáng)：與傳統(tǒng)聯(lián)結(jié)金具相比，該金具能涵蓋所有電線規(guī)格，金具的壓接標(biāo)準(zhǔn)和施工質(zhì)量將得到全面提高。

②安裝方便：采用新型鋁合金扭矩螺栓和扭矩壓板壓緊導(dǎo)線。該設(shè)計(jì)思想符合成套設(shè)備的整體要求，不損壞導(dǎo)電電纜，夾緊力小，安裝簡(jiǎn)單，支持帶電操作，只需要擰動(dòng)并引爆第一個(gè)螺母[4]。

③高性能展示：使用新型拼接硬件后，產(chǎn)品的通用性大大提高，克服了選擇困難，降低了庫存壓力，同時(shí)解決了銅鋁電纜過渡問題;壓力連接采用新型扭矩壓板螺栓，壓力繼電器力恒定，引線不損壞，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、快捷、更加規(guī)范;設(shè)計(jì)了一種特殊的絕緣保護(hù)罩，達(dá)到完全絕緣和防觸電的效果，同時(shí)具有防水和阻燃功能。

④“U”形結(jié)構(gòu)：在更換方便的情況下，連接金具原有的剛性連接變?yōu)殂q鏈連接或“U”形環(huán)連接，通過連接點(diǎn)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，作用在連接金具上的力得到充分釋放，減少了連接硬件各部分的應(yīng)力沖擊，避免了導(dǎo)線舞動(dòng)對(duì)連接金具的損壞。

4 結(jié)論

針對(duì)10kV以下不同線徑電纜的通用性，減少了不同線徑電纜所需不同規(guī)格配件的限制。新產(chǎn)品的研發(fā)使該裝置通用性強(qiáng)，采用新的扭矩壓接技術(shù)，壓接力恒定，不損傷電線，不降低電線的性能和使用壽命，施工簡(jiǎn)單、快捷、更加標(biāo)準(zhǔn)化，使用新連接件后，整個(gè)平臺(tái)面積更加均勻，施工工藝標(biāo)準(zhǔn)化，施工速度快，施工質(zhì)量大大提高[5-6]。標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)成本可控，標(biāo)準(zhǔn)化施工提高效率，縮短工期，節(jié)約施工成本，標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)理念，便于操作和維護(hù)，降低操作和維護(hù)成本，提高施工質(zhì)量，降低故障率，提高用戶滿意度，大大提高經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

參考文獻(xiàn)：

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