架空线路金具的新型加固方案设计

架空线路金具的新型加固方案设计

张建

北京送变电有限公司 北京市 102401

摘要：在重要跨越处对原压缩型耐张线夹进行改进，增设一套加固金具，可以解决输电线掉落这一难题。在设计前先进行建模计算，来验证方案的可行性。关于输电线—金具的建模问题，前人已经进行了相关研究。导线属于具有初张力的柔性结构,其计算理论归属于小垂跨比的拉索理论。Luongoa在Planar nonlinear free vibration of an elastic cable中曾分析了导线自由振动的非线性特性；梁枢果在大跨越输电塔线体系动力特性分析中研究塔线体系耦合力学效应时,建立了由刚性连杆和集中质量铰接组成的导线多自由度力学模型体系。本设计中，输电线端通过主线夹承力固定，同时副线夹处于后备保护状态。当主线夹断裂时，后备线夹立即启动承担固定输电线端的拉力。通过本文研究，希望达到避免输电线掉落带来的人员财产损失，提高电网供电质量和客户满意度的目的。

关键词：架空输电线；金具损伤；分析计算；加固拉线金具；实验测试

引言

为进一步提升输电管理的标准化、规范化水平，强化设备运维管理，保证输电设备安全稳定运行，针对输电架空地线重要跨越可靠连接的要求，本文针对压缩型耐张线夹设计了一种新型拉线加固金具，来适应运维实际工作需求。现有设计中输电线端通过连接金具固定在杆塔上，一旦金具断裂将造成严重后果。近年来随着社会经济的发展，各地掉线事故频繁发生，严重妨碍了正常的生产和生活，造成了不良的社会影响。随着铁路运行逐步提速和城市交通网络结构的发展，越来越多的城市道路与既有铁路在空间上实现立交，采用上跨或下穿形式。为了保证铁路运营效率和行车安全，下穿形式的立交桥多采用框构桥顶进施工方法来实现与铁路的立交。而对于大跨度框构桥，且线路较多的情况下，如何进行线路架空加固，是框构桥顶进施工安全的关键，也是保证铁路运营行车安全的一个关键。目前，下穿线路框构桥顶进施工，线路加固多数采用D梁架空加固、纵挑横抬梁加固等方法。D梁加固方法是在桥位处既有线路两侧构筑便梁临时支撑，临时支撑达到设计强度后，在线路枕木之间安装钢横梁，之后架设钢纵梁，使横梁与纵梁连接形成整体。列车在D梁加固后的既有线路上限速行驶，然后进行线下桥涵作业施工。待桥涵作业施工完毕后，回填路基，拆除便梁，列车恢复正常运行速度。此方法具有材料结构组成合理，运输与安装方便，便于施工组织，施工成本低等优点。纵挑横抬梁加固方法是通过型钢组拼的纵梁沿线路方向将既有线路挑起，通过型钢组拼沿框构桥方向的横梁承受纵梁传递的荷载，纵挑横抬的目的是通过结构受力由纵向向横向的转变来解决纵向受力结构跨度受限问题。此方法存在材料零散、组织进场不方便，施工成本高，施工封锁时间长，顶进时线路容易产生横向位移，对铁路运营影响大等缺点。

1金具损伤原因分析

金具损伤原因分析主要是：首先是长期氧化腐蚀。金具长时间暴露在阳光、风和雨后，连接金具会使连接表面成为金具导体，受到化学反应和气体冷凝的强烈腐蚀或氧化，导致金具表面大量氧化，氧化物层可导致连接表面的接触电阻增长数倍或甚至数百倍。其次是微风振动引起的摩擦。在微风的作用下，电缆和金具损坏之间会产生一定的振动，这种现象称为“卡尔曼涡旋”。在高压输电线路中，微风振动是最常见的振动形式，也是金具摩擦损坏最直接的原因。在微风的振动下，电缆和金具之间的压接螺丝松动。最后是安装工艺。安装的过程中会存在一定的误差，降低了安装的精度，不可避免地会对接头造成损坏，如接触不良和断线，从而降低了配件的寿命。

2后备线夹设计和实验

后备线夹设计和实验主要是：采用德式楔形线夹加固的方式，总体原则为：在原压缩型耐张前端，安装楔形线夹，通过特殊设计的挂板，连接至绝缘子前端，从而起到加固和二次保护的作用。采用两边向外突起的挂板，绕开原耐张，在调整板处采用三角联板连接。考虑到实际安装情况的差异，在楔形线夹和三角联板之间还设计有调整螺母。运用SolidWorks建立后备楔形线夹的三维模型，可以通过三维模型进行实物加工用于实验当中。基于设计目标确定的设计方案，设计了新型输电线路接地线夹，其总体结构主要由主承力线夹和后备线夹组成，正常情况下，主承力线夹受力，进行输电线的固定；后备线夹处于松弛状态，只考虑自身重力。一旦主线夹由于疲劳振动或受热等原因断裂，后备线夹立即动作开始承受输电线拉力。根据施工现场的需求，该楔形新型线夹进行了一系列实验。河南省电力公司在真型输电线路综合试验基地，进行了舞动试验分析后备连接金具在舞动条件下是否出现松脱滑移，试验中，预绞丝作为承力线夹，楔形线夹作为后备线夹，舞动132小时10万次情况下，楔形线夹、护线条与钢绞线相对位移小于1毫米。楔形线夹在该试验中无松脱、滑移现象。依据相关国家标准，中国电力研究院进行了地线线夹拉力试验，试验机所加拉力大于额定握力90%，铝线断裂线夹完好，符合标准要求。在电力工业电力线路器材质量检测中心进行导线方案中线夹拉力试验、运行温度实验、瞬间拉力试验、破坏性拉力试验。所有试验指标均满足《GB/T2317.1-2008电力金具试验方法》规程要求。为了进一步验证新型连接金具的可靠性，在舞动实验的基础上还进行了挂网测试，实验结果均可以满足实际需求。

3配网架空线路的防风加固改造措施

3.1针对线路做好分级，做好针对性的防风加固工作

针对沿海配电网架空线路开展防风加固工作，一定要具体问题具体分析，强化分级管理的高效应用。结合呈现的规律，将线路进一步细分等级。一级段路段界限为沿海30km，由于距离海洋距离近，需要特殊加以防风加固。此外，该段正是台风以较快速度削弱的缓冲地带，受台风波动影响相当大。二段线路段距离海岸线30～50km，受台风影响的程度下降。这一段恰好是人口密集区，配网架空线路相对集中状态，因此必须高度重视该路段配电网架空线路的防风加固工作。三级线路距离沿海50km以外，受台风影响很弱，但台风可能会带来较大的降水，对线路杆抗倾斜能力需引起重视，须展开及时的维护保养。

3.2线路杆的固定方法和形态层面的变化

强化线路杆的基础加固工作，必须考虑地区实际针对性地开展。结合地区实际优化加固行为，如果所处位置是山地并且石块数量相对较多，那么可以选择水泥浆砌块石的行为展开地基的加固以及护坡，减少资源的不必要损耗，最大限度做到因地制宜。将线路杆本身的表现形态适当改变，将混凝土的比例进行适当优化，将有利于抗风韧性的增强。

结语

综上所述，通过科学合理的施工组织和严格的过程控制，最大限度减小了对铁路运行的影响，取得了良好的社会效益和经济效益，为以后大跨度、分离式框构桥顶进施工提供了宝贵的施工经验。

参考文献

[1]钟明亮.750kV输电线路地线悬垂金具磨损原因分析及防范[J].新疆电力技术，2012（02）.

[2]叶成，余虹云，倪国灿，王嘉晶，洪静.浅析《电力金具能耗测试与节能技术评价要求》[J].浙江电力，2016（11）.

[3]李媛媛.谈架空配电线路电力金具选择与应用[J].电子制作，2017（06）.

[4]杨超.输电线路复合绝缘子和金具串的优化设计[J].建材与装饰，2017（06）.