懸掛金具S

輸電線路需要在野外長期暴露，有著不斷變化的現(xiàn)場運行環(huán)境，以南方溫濕熱帶、亞熱帶季風氣候地區(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，對線路運行的安全性和穩(wěn)定性造成較大影響。為了對線路絕緣子經(jīng)過區(qū)域的污穢情況了解，對關(guān)鍵防污數(shù)據(jù)充分掌握，會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，來對環(huán)境污染等級合理確定，對電力系統(tǒng)防污工作方案合理制定等。在過去很長一段時期內(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，在靠近運行絕緣子串0.5米處導(dǎo)線橫擔用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)過一段時間的運行后，剪斷鐵線，取下模擬絕緣子串，采樣時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)也會在桿塔上，借助于鹽密取樣巾對鐵線綁扎的絕緣子串進行擦拭，實踐研究表明，本種擦拭取樣需要在高空上開展，測量結(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)雜的運行環(huán)境，十分容易銹蝕斷開鐵線，進而墜落絕緣子，威脅到人們安全；且如果斷開鐵線，會減小線路絕緣距離，進而有線路短路放電問題出現(xiàn)。針對本種情況，研制出了一種操作簡單、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

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)置了安全插銷機構(gòu)，所述安全插銷機構(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，將模擬絕緣子串吊運至與金具位置相對應(yīng)處，推動處于模擬絕緣子串上方的球頭掛環(huán)，使其進入掛鉤本體中，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)；當需要拆卸模擬絕緣子串時，只需拔掉鎖緊銷，通過順逆時針方向旋轉(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，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)量相對卡合手柄的質(zhì)量大很多，從而帶動推離唇向后運動，則使得卡合手柄旋轉(zhuǎn)進而使得限位卡舌的前端朝掛鉤本體的自由端移動，使得限位卡舌自動將懸掛軸固定在掛鉤本體內(nèi)，即完成了對模擬絕緣子串的安裝，當然為了使得更加安全當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行模擬絕緣子串的安裝與拆卸，魯棒性強，同時適用性廣、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值

本種模擬絕緣子串懸掛金具具有操作簡單、安裝拆卸方便、安全可靠等優(yōu)勢，同時本種產(chǎn)品也填補了市場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)計過程中，將大量鐵塔橫擔資料收集整理過來，鐵塔結(jié)構(gòu)不需要改變，就能夠?qū)⒔鹁甙惭b于不同型號的角鋼上；且設(shè)計過程中，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)合實際情況，合理運用了杠桿原理，保證可以方便快捷的拆裝絕緣子，節(jié)約了時間和精力，人工效率得到提升；同時，科學設(shè)計了鎖緊銷，線路安全運行得到保證。由于使用該專用金具可以避免傳統(tǒng)的通過鐵絲綁扎U型螺栓帶來的運行安全隱患，提高了線路的的可用系數(shù)。統(tǒng)計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)時間能夠減少20-25分鐘左右，線路停電時間得到縮短，送電量得到提高，經(jīng)濟效益及社會效益都比較顯著。

懸掛金具S推廣應(yīng)用前景

進入新時期后，隨著環(huán)境污染的日益嚴重，電力線路模擬絕緣子鹽密監(jiān)測點將會大量增加，該金具在作業(yè)時縮短停電時間的優(yōu)勢將會特別明顯，創(chuàng)造的經(jīng)濟及社會效益將非?？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行鹽密采樣，采用本項目研發(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）的作業(yè)時間，則一年節(jié)約的停電時間約為74×0.42h=31.08 h。若在公司進行全面推廣，節(jié)約的停電時間更是非?？捎^，創(chuàng)造的經(jīng)濟效益是非常巨大的，因此具有廣闊的市場前景。

輸電線路的架空地線處在帶電導(dǎo)線的交變電磁場內(nèi)，感應(yīng)電壓與帶電體間的距離成反比，當架空地線與帶電體的間距一定時，地線上的感應(yīng)電壓與帶電導(dǎo)線的平行長度和輸送電流成正比。直接接地的架空地線錨固及懸掛點上既承受地線機械荷載，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)，當架空地線與桿塔、構(gòu)架掛點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，會發(fā)生耐張懸掛連接金具發(fā)熱熔斷掉線事故，應(yīng)落實防范措施。

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，投運于2006年9月7日，導(dǎo)線型號為JL/LB20A-240/30，地線型號JL/LB20A-70/40，全長6.985 km，架空地線直接接地架設(shè)，33號終端塔至鐵路牽引站構(gòu)架側(cè)架空地線松弛架設(shè)，進構(gòu)架檔為20 m檔距，架空地線設(shè)計最大張力為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，當鐵路供電轄區(qū)內(nèi)有列車通過的瞬間，輸電線路負荷電流從幾個安倍劇增至近百個安倍，列車通過后，輸送線路的負荷電流即刻降回至數(shù)個安倍。

2012年10月28日，橋鐵2Q28線跳閘，V相故障，線路保護無重合裝置，第一套保護零序Ⅰ段、距離Ⅰ段保護動作，第二套保護距離Ⅰ段保護動作。故障后巡查發(fā)現(xiàn)，橋鐵2Q28線33號終端塔牽引站構(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機械拉力，又要通過感應(yīng)電流。本次故障線路的終端塔進牽引站構(gòu)架間的架空地線為松弛架設(shè)，地線的設(shè)計最大張力為4 kN，鐵路電氣化牽引站內(nèi)的構(gòu)架采用獨立豎立的鋼架，結(jié)構(gòu)單薄，施工架設(shè)的架空地線張力遠小于設(shè)計張力值。線路終端塔地線懸掛點高約33 m，牽引站構(gòu)架獨立支柱地線掛點高約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，估計地線張力約在300～600 N，遠未達到設(shè)計要求的構(gòu)架檔地線張力。設(shè)計認為架空地線與桿塔（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，輸電線路輸送的負荷時大時小，管轄區(qū)段每天上、下行的客車、貨車近400趟，高峰時段每小時達20多趟。當列車通過管轄區(qū)段時，負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金具連接處的接地感應(yīng)電流也忽大忽小，在長達6年時間內(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)線的電磁場中，會產(chǎn)生感應(yīng)電壓，由于架空地線掛點與桿塔直接連接，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的感應(yīng)電流也隨著變化，由于進變電站構(gòu)架檔的地線為極松弛架設(shè)，地線張力遠小于設(shè)計值，架空地線耐張線夾錨固金具承擔的機械受力不大，鐵制懸掛金具與塔身直接連接時接觸電阻較大。

（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。

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，并在風吹、雨淋、日曬的惡劣環(huán)境下使用。因此對使用材料的要求就非常嚴格。對使用的材料既要求具有良好的物理機械性能、熱性能、化學性能外，還要具有優(yōu)良的電性能。

在架空輸電線路上用于懸掛、固定、保護、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，而且還要承擔導(dǎo)線的張力，其強度和握力都須不低于導(dǎo)線計算拉斷力的95% 。