懸掛金具S概念

懸掛金具是用來將高壓輸電電纜固定在空中索鏈上的關(guān)鍵部件，并在風(fēng)吹、雨淋、日曬的惡劣環(huán)境下使用。因此對(duì)使用材料的要求就非常嚴(yán)格。對(duì)使用的材料既要求具有良好的物理機(jī)械性能、熱性能、化學(xué)性能外，還要具有優(yōu)良的電性能。

輸電線路需要在野外長(zhǎng)期暴露，有著不斷變化的現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行環(huán)境，以南方溫濕熱帶、亞熱帶季風(fēng)氣候地區(qū)為例，外部環(huán)境的污染作用下，容易出現(xiàn)污閃跳閘問題，對(duì)線路運(yùn)行的安全性和穩(wěn)定性造成較大影響。為了對(duì)線路絕緣子經(jīng)過區(qū)域的污穢情況了解，對(duì)關(guān)鍵防污數(shù)據(jù)充分掌握，會(huì)將模擬串絕緣子懸掛于桿塔上，借助于模擬絕緣子串表面的污穢程度，來對(duì)環(huán)境污染等級(jí)合理確定，對(duì)電力系統(tǒng)防污工作方案合理制定等。在過去很長(zhǎng)一段時(shí)期內(nèi)，高壓輸電線路采取這樣的方法安裝模擬絕緣子：在無專用懸掛金具的情況下，在靠近運(yùn)行絕緣子串0.5米處導(dǎo)線橫擔(dān)用10#鐵線綁扎球頭掛環(huán)，將4片絕緣子通過球頭掛環(huán)連接。經(jīng)過一段時(shí)間的運(yùn)行后，剪斷鐵線，取下模擬絕緣子串，采樣時(shí)則利用清水清洗的辦法，之后采取上述方法安裝懸掛絕緣子串。在一些其他情況下，部分地區(qū)也會(huì)在桿塔上，借助于鹽密取樣巾對(duì)鐵線綁扎的絕緣子串進(jìn)行擦拭，實(shí)踐研究表明，本種擦拭取樣需要在高空上開展，測(cè)量結(jié)果容易出現(xiàn)較大的偏差，存在諸多弊端，且安全隱患較大；線路具有較為復(fù)雜的運(yùn)行環(huán)境，十分容易銹蝕斷開鐵線，進(jìn)而墜落絕緣子，威脅到人們安全；且如果斷開鐵線，會(huì)減小線路絕緣距離，進(jìn)而有線路短路放電問題出現(xiàn)。針對(duì)本種情況，研制出了一種操作簡(jiǎn)單、安裝拆卸方便、安全可靠的模擬絕緣子串懸掛金具。

懸掛金具S模擬絕緣子串懸掛金具的創(chuàng)新特點(diǎn)

模擬絕緣子串懸掛金具，可以用于懸掛上方裝有球頭掛環(huán)的模擬絕緣子串，其主要由卡合手柄、掛鉤體兩部分組成。其中：掛鉤體上端為用于將該金具固定的緊固機(jī)構(gòu)，下端為掛鉤本體，掛鉤本體可以是魚鉤狀或者鷹鉤狀均可；卡合手柄包括卡頭以及操作桿，卡頭朝背離操作桿方向延伸設(shè)有限位卡舌，卡合手柄與掛鉤體鉸接。為了使之更加安全可靠，該金具還設(shè)置了安全插銷機(jī)構(gòu)，所述安全插銷機(jī)構(gòu)包括：在所述掛鉤本體側(cè)壁開設(shè)的貫穿通孔，在該通孔內(nèi)設(shè)置的安全銷以及設(shè)置在卡頭下部側(cè)壁與所述安全銷相適配的凹槽，所述安全銷穿過該通孔插入所述凹槽。

采用以上結(jié)構(gòu)的懸掛金具安裝模擬絕緣子串時(shí)，將模擬絕緣子串吊運(yùn)至與金具位置相對(duì)應(yīng)處，推動(dòng)處于模擬絕緣子串上方的球頭掛環(huán)，使其進(jìn)入掛鉤本體中，釋放模擬絕緣子串，在重力的作用下，模擬絕緣子串處于掛鉤本體內(nèi)；通過沿逆時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)卡合手柄一端的操作桿使掛鉤本體的自由端間距小于懸掛軸的直徑，故懸掛軸無法從掛鉤本體中脫離處，從而模擬絕緣子串被牢牢固定在掛鉤本體內(nèi)；當(dāng)需要拆卸模擬絕緣子串時(shí)，只需拔掉鎖緊銷，通過順逆時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)卡合手柄一端的操作桿使掛鉤本體的自由端間距大于懸掛軸的直徑，使懸掛軸可以從掛鉤本體中脫離處，從而模擬絕緣子串從掛鉤本體內(nèi)拆卸出來。

在安裝模擬絕緣子串時(shí)，其上方的懸掛軸首先與推離唇上表面相接觸，釋放模擬絕緣子串，模擬絕緣子串將沿著掛鉤本體內(nèi)的弧面滑行，因模擬絕緣子串的質(zhì)量相對(duì)卡合手柄的質(zhì)量大很多，從而帶動(dòng)推離唇向后運(yùn)動(dòng)，則使得卡合手柄旋轉(zhuǎn)進(jìn)而使得限位卡舌的前端朝掛鉤本體的自由端移動(dòng)，使得限位卡舌自動(dòng)將懸掛軸固定在掛鉤本體內(nèi)，即完成了對(duì)模擬絕緣子串的安裝，當(dāng)然為了使得更加安全當(dāng)然也可以在卡合手柄與掛鉤體之間插入安全銷?？傊軌蚍奖憧旖莸倪M(jìn)行模擬絕緣子串的安裝與拆卸，魯棒性強(qiáng)，同時(shí)適用性廣、安全可靠。

懸掛金具S模擬絕緣子串懸掛金具的推廣使用價(jià)值

本種模擬絕緣子串懸掛金具具有操作簡(jiǎn)單、安裝拆卸方便、安全可靠等優(yōu)勢(shì)，同時(shí)本種產(chǎn)品也填補(bǔ)了市場(chǎng)上沒有專用的模擬絕緣子串懸掛金具的空白。本金具在前期設(shè)計(jì)過程中，將大量鐵塔橫擔(dān)資料收集整理過來，鐵塔結(jié)構(gòu)不需要改變，就能夠?qū)⒔鹁甙惭b于不同型號(hào)的角鋼上；且設(shè)計(jì)過程中，也將每年需要拆卸模擬絕緣子串的情況給納入考慮范圍，結(jié)合實(shí)際情況，合理運(yùn)用了杠桿原理，保證可以方便快捷的拆裝絕緣子，節(jié)約了時(shí)間和精力，人工效率得到提升；同時(shí)，科學(xué)設(shè)計(jì)了鎖緊銷，線路安全運(yùn)行得到保證。由于使用該專用金具可以避免傳統(tǒng)的通過鐵絲綁扎U型螺栓帶來的運(yùn)行安全隱患，提高了線路的的可用系數(shù)。統(tǒng)計(jì)使用該金具在一次完整的拆裝模擬絕緣子過程可以發(fā)現(xiàn)，相較于傳統(tǒng)安裝方式，整體作業(yè)時(shí)間能夠減少20-25分鐘左右，線路停電時(shí)間得到縮短，送電量得到提高，經(jīng)濟(jì)效益及社會(huì)效益都比較顯著。

懸掛金具S推廣應(yīng)用前景

進(jìn)入新時(shí)期后，隨著環(huán)境污染的日益嚴(yán)重，電力線路模擬絕緣子鹽密監(jiān)測(cè)點(diǎn)將會(huì)大量增加，該金具在作業(yè)時(shí)縮短停電時(shí)間的優(yōu)勢(shì)將會(huì)特別明顯，創(chuàng)造的經(jīng)濟(jì)及社會(huì)效益將非?？捎^。以某電力局為列，其所轄線路共安裝模擬絕緣子串74串，每年的停電檢修都需要進(jìn)行鹽密采樣，采用本項(xiàng)目研發(fā)的模擬絕緣子串懸掛金具，一次完整的拆裝模擬絕緣子過程中，比傳統(tǒng)的安裝方式少用20-25分鐘（約0.42小時(shí)）的作業(yè)時(shí)間，則一年節(jié)約的停電時(shí)間約為74×0.42h=31.08 h。若在公司進(jìn)行全面推廣，節(jié)約的停電時(shí)間更是非?？捎^，創(chuàng)造的經(jīng)濟(jì)效益是非常巨大的，因此具有廣闊的市場(chǎng)前景。

輸電線路的架空地線處在帶電導(dǎo)線的交變電磁場(chǎng)內(nèi)，感應(yīng)電壓與帶電體間的距離成反比，當(dāng)架空地線與帶電體的間距一定時(shí)，地線上的感應(yīng)電壓與帶電導(dǎo)線的平行長(zhǎng)度和輸送電流成正比。直接接地的架空地線錨固及懸掛點(diǎn)上既承受地線機(jī)械荷載，又引導(dǎo)感應(yīng)電流入地。鐵路牽引站外終端塔的構(gòu)架檔架空地線松弛架設(shè)，當(dāng)架空地線與桿塔、構(gòu)架掛點(diǎn)處的張力小而致使接觸電阻增大，常年通過大小不等的接地感應(yīng)電流時(shí)，會(huì)發(fā)生耐張懸掛連接金具發(fā)熱熔斷掉線事故，應(yīng)落實(shí)防范措施。

懸掛金具S輸電線路事故狀況

220 kV橋鐵2Q82線和仙鐵2Q27線是電氣化鐵路牽引站專用同塔并架雙回輸電線路，投運(yùn)于2006年9月7日，導(dǎo)線型號(hào)為JL/LB20A-240/30，地線型號(hào)JL/LB20A-70/40，全長(zhǎng)6.985 km，架空地線直接接地架設(shè)，33號(hào)終端塔至鐵路牽引站構(gòu)架側(cè)架空地線松弛架設(shè)，進(jìn)構(gòu)架檔為20 m檔距，架空地線設(shè)計(jì)最大張力為4 kN。電氣化鐵路牽引站采用V-V型接線方式的變壓器，屬特殊的兩相供電，當(dāng)鐵路供電轄區(qū)內(nèi)有列車通過的瞬間，輸電線路負(fù)荷電流從幾個(gè)安倍劇增至近百個(gè)安倍，列車通過后，輸送線路的負(fù)荷電流即刻降回至數(shù)個(gè)安倍。

2012年10月28日，橋鐵2Q28線跳閘，V相故障，線路保護(hù)無重合裝置，第一套保護(hù)零序Ⅰ段、距離Ⅰ段保護(hù)動(dòng)作，第二套保護(hù)距離Ⅰ段保護(hù)動(dòng)作。故障后巡查發(fā)現(xiàn)，橋鐵2Q28線33號(hào)終端塔牽引站構(gòu)架檔左側(cè)架空地線耐張連接的U型環(huán)被感應(yīng)電流燒損斷裂，架空地線掉落在牽引站V相導(dǎo)線上，牽引站內(nèi)構(gòu)架復(fù)合絕緣子的均壓環(huán)電弧燒傷受損。

懸掛金具S事故原因分析

故障線路的架空地線與桿塔直接接地，由于地線處在帶電導(dǎo)線的交變電磁場(chǎng)內(nèi)，接地感應(yīng)電流通過連接金具入地。輸電線路常規(guī)架設(shè)的架空地線與桿塔錨固或懸掛的金具即要承擔(dān)機(jī)械拉力，又要通過感應(yīng)電流。本次故障線路的終端塔進(jìn)牽引站構(gòu)架間的架空地線為松弛架設(shè)，地線的設(shè)計(jì)最大張力為4 kN，鐵路電氣化牽引站內(nèi)的構(gòu)架采用獨(dú)立豎立的鋼架，結(jié)構(gòu)單薄，施工架設(shè)的架空地線張力遠(yuǎn)小于設(shè)計(jì)張力值。線路終端塔地線懸掛點(diǎn)高約33 m，牽引站構(gòu)架獨(dú)立支柱地線掛點(diǎn)高約20 m，構(gòu)架檔距為20 m。構(gòu)架檔的架空地線張力為地線的自重（見圖1）。在事故停電更換中，塔上作業(yè)人員能用單手輕松地將構(gòu)架檔地線拉起，估計(jì)地線張力約在300～600 N，遠(yuǎn)未達(dá)到設(shè)計(jì)要求的構(gòu)架檔地線張力。設(shè)計(jì)認(rèn)為架空地線與桿塔（構(gòu)架）直接接地，因此導(dǎo)體地線LGJ-70/40鋼芯鋁絞線的耐張線夾引流板與桿塔沒有直接相連，見圖1中箭頭指向。極松弛架設(shè)的地線掛點(diǎn)金具與塔身接觸電阻大，通過接地感應(yīng)電流后放電發(fā)熱嚴(yán)重，圖2是U型環(huán)通過感應(yīng)電流后燒損痕跡。

電氣化鐵路牽引站采取特殊的2相供電方式，輸電線路輸送的負(fù)荷時(shí)大時(shí)小，管轄區(qū)段每天上、下行的客車、貨車近400趟，高峰時(shí)段每小時(shí)達(dá)20多趟。當(dāng)列車通過管轄區(qū)段時(shí)，負(fù)荷電流瞬間劇增至上百安倍，致使架空地線上的感應(yīng)電流劇增，因線路架空地線是鐵金具直接接地，松弛懸掛即接觸電阻大的耐張錨固懸掛點(diǎn)金具連接處的接地感應(yīng)電流也忽大忽小，在長(zhǎng)達(dá)6年時(shí)間內(nèi)重復(fù)產(chǎn)生接地放電電弧，最后導(dǎo)致連接金具的U型環(huán)燒損而掉線（見圖3）。

懸掛金具S研究結(jié)論

（1）直接與桿塔接地的架空地線處在帶電導(dǎo)線的電磁場(chǎng)中，會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電壓，由于架空地線掛點(diǎn)與桿塔直接連接，地線與桿塔的錨固或懸掛的連接金具上會(huì)通過感應(yīng)接地電流。

（2）電氣化鐵路牽引站的輸電線路上的負(fù)荷電流隨通過列車而變化劇烈，架空地線上的感應(yīng)電壓也隨之變化，致使架空地線懸掛接地點(diǎn)的感應(yīng)電流也隨著變化，由于進(jìn)變電站構(gòu)架檔的地線為極松弛架設(shè)，地線張力遠(yuǎn)小于設(shè)計(jì)值，架空地線耐張線夾錨固金具承擔(dān)的機(jī)械受力不大，鐵制懸掛金具與塔身直接連接時(shí)接觸電阻較大。

（3）為減小接觸電阻，該構(gòu)架檔耐張引流板使用專用連接導(dǎo)線可靠連接，另一側(cè)用連接螺栓或并溝線夾夾卡固定在塔身上（見圖 4），改變了故障前由鐵制地線耐張懸掛金具承擔(dān)架空地線感應(yīng)電流的狀況，可以避免再次發(fā)生類似故障。

在架空輸電線路上用于懸掛、固定、保護(hù)、連接、接續(xù)架空線或絕緣子，以及在拉線桿塔的拉線結(jié)構(gòu)上用于連接拉線的金屬器件。一般分為懸垂線夾、耐張線夾、連接金具、接續(xù)金具、保護(hù)金具、拉線金具和跳線金具七類。

接續(xù)金具是指用于兩根導(dǎo)線之間的接續(xù)，并能滿足導(dǎo)線所具有的機(jī)械及電氣性能要求的金具。分為承力型接續(xù)金具和非承力型接續(xù)金具兩種。輸電線路的架空線需用接續(xù)金具來連接。對(duì)于導(dǎo)線，接續(xù)金具不但要接續(xù)好電流通路，而且還要承擔(dān)導(dǎo)線的張力，其強(qiáng)度和握力都須不低于導(dǎo)線計(jì)算拉斷力的95% 。