架空线路金具的新型加固方案设计

余非

摘要：为了解决连接高空输电线路的细微损坏问题，本文通过架空线路金具的设计，避免电缆掉线事故。本文实现了一种适用于加固电缆的新型加固架空线路金具设计，为了分析和研究新型方案的强度，本研究建立了传输线调整工具模型，基于Hamilton原理，通过求解该模型得到振動方程，并实现计算动态电压。为了验证新型电缆加固的可靠性，本文对握力实验和舞动实验进行了分析和总结。在研究过程中，在分析和实际需求的基础上，进行了新型加固架空线路金具设计的设计，通过实验验证确保了新型加固架空线路金具设计可靠性。本文设计的新型加固架空线路金具设计对于解决金具损坏问题和引起电缆掉线事故具有重要意义，同时也进一步提高了输电设备安全运行的稳定性。

Abstract： In order to solve the problem of fine damage of connecting high-altitude transmission lines， this paper avoids cable drop accidents through the design of overhead line fittings. In this paper， a new type of reinforced overhead line fittings suitable for reinforced cables is realized. In order to analyze and study the strength of the new scheme， the transmission line adjustment tool model is established in this study. Based on the Hamilton principle， the vibration equation is obtained by solving the model and the calculation is realized. Dynamic voltage. In order to verify the reliability of the new cable reinforcement， this paper analyzes and summarizes the grip strength experiment and the dancing experiment. In the research process， on the basis of analysis and actual demand， the design of the new type of reinforced overhead line fittings was carried out， and the reliability of the new reinforced overhead line fittings was ensured through experimental verification. The design of the new reinforced overhead line fittings designed in this paper is of great significance for solving the problem of damage to the fittings and causing cable drop accidents， and further improves the stability of the safe operation of the transmission equipment.

关键词：架空线路金具;新型加固;方案设计

Key words： overhead line fittings;new reinforcement;scheme design

中图分类号：TM75                                        文献标识码：A                                  文章编号：1006-4311（2019）34-0165-02

1  金具损伤原因分析

为了更清楚地分析金具损坏的原因，首先介绍金具损坏的概念和传统的解决方案。微动是指彼此压靠的两个接触表面之间存在轻微的相对位移，并且振幅的量级保持在微米级。由于存在复杂的摩擦，金具的损坏是很难完全消除的，因此在对金具的结构进行设计的时候，往往是使用润滑剂或者是采用一些表面工程技术，而引发金具配件损坏的原因主要是微动引起的磨损和疲劳。本文对金具的结构设计进行改进，降低了金具传输线磨损带来的安全隐患，综合分析事故的原因，并提出以下几点金具损坏的原因。

1.1 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，导致金具表面被大量氧化，氧化物层可以增加连接表面的接触电阻数倍或甚至数百倍[1]。

1.2 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。

1.3 安装工艺差

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  理论分析

为了验证新型楔形钢筋夹的可行性，首先需要计算主方案后方案上的瞬时力，该方案由两部分组成：原始张力H0和动态张力ΔH。瞬时力H可以表示为H=H0+ΔH。 原始应力H0可以根据经验公式计算。对于计算动态张力ΔH的问题，首先建立图1所示的传输线的模型，并进行力分析，得到H的解公式[2]。

2.1 建模建立

为分析简单，假设：周围的环境中没有风同时没有冰，并且不考虑阻尼。电缆是理想的柔性体，忽略除轴和轴方向之外的其他振动。该模型的解决方案示意图如图1所示。电弧OA1是原始接地线的路径，电弧OA2是电源传输线从上方，钳位后的路径靠背保持轴承力。微元段DB 坐标值分别为 ，其中u为平面内y轴振动位移（m）。

2.2 分析求解

由弦长的改变对导线引起的动应变表示为：

式（1）中，ε为无量纲值[3]，u为平面内y轴振动位移，yx、ux表示为该符号对下标求导值。

垂跨比可以反映输电线的悬挂情况，最大弧垂f和档距l的比值即是垂跨比。在应力低于比例极限的情况下，基于广义的胡可定律，固体中的应力σ与应变ε成正比，其中E弹性模量，和材料有关[4]。

3  后备线夾设计和实验

本文的设计中，采用的是德式楔形夹加固方式。通过在原始压缩牵引段安装一个楔形夹，并将挂板的特殊设计连接到绝缘体的前部，大大加强了二次保护功能。从两侧伸出的挂板用于避开原有的牵引板，将三角板与调节板连接。在实际的安装过程中，安装的条件存在一定的差距，因此在楔形夹和三角板之间也设计有调节螺母，该方案（俯视图）如图2所示[5]。

使用SolidWorks创建备用楔形夹的三维模型，以此3D模型进行实验的物理处理。根据设计目标确定的设计方案，设计了一种用于传输线的新型金具加固方案。一般结构主要包括轴承线的主方案和备用线的方案。在正常情况下，轴承线的主夹紧张紧，传输线固定，备用线处于放松状态，仅考虑其自身的影响。一旦主方案因振动或疲劳而断裂，备用方案立即开始支撑传输线的张力。

4  结论

从对新型金具的设计分析中，可以得到结论：

①通过分析电缆自由振动的非线性微分方程，得到电缆动态电压动态H的近似计算公式，备用钳位满足实际电压要求。

②从擒拿力实验、高温夹持力试验和断层加载试验等对新型楔形加固装置进行验证，发现该设计可以满足不同的参数和性能。

③本项目为新型金具加固方案设计，是重要的分叉差分设计，为该领域的其他设计提供了一定数据支持，并且为输电线差异化的治理以及特殊处理提供了具体的解决方案。

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）.

[5]邱际康.浅谈高效节能系列中新型电子材料——电力金具的研制与应用[J].电子技术与软件工程，2014（05）.