压接型快速锁紧固定线夹的研制

周瑞，高剑凌，方伊莉，范武健，王健，张延辉

（1.南京电力金具设计研究院有限公司，南京 211500；2.国网福建省电力有限公司电力科学研究院，福州 350007）

1 研制背景

近年来，架空线路广泛应用于我国配电网线路，而采用复合绝缘横担替换传统的“铁横担+边相绝缘子”可以有效提高10 kV 配电绝缘线路的防雷水平，避免雷击闪络后的工频续流电弧，降低配电网雷击跳闸及绝缘导线雷击断线故障率，因而绝缘横担在架空输电线路中的用量逐渐增大[1,2]。

然而，现有的复合绝缘横担端头金具仍需通过绑扎线固定绝缘导线，如图1 所示。绑扎流程繁琐、帮扎线防腐性较差和绑扎步骤因人而异的问题依然存在，并且受长时间的盐雾腐蚀或风振应力腐蚀，绑扎线依然存在损伤导线绝缘层的问题，这给配网线路的运维工作带来了巨大挑战。为了配合绝缘横担的大面积推广应用，避免由于绑扎线固定造成的绝缘线损伤，提高架空线路的安全系数。因此，一种配合绝缘横担的压接型快速锁紧固定线夹的研制具有一定的现实意义[3-6]。

图1 复合绝缘横担及绑扎固定方式

2 方案设计

基于以上问题，新型绝缘导线固定线夹改变了传统的绑扎固定方式，提出了一种兼具可压接性和可调节性特点的快速锁紧固定线夹，不仅安装过程简单、结构可靠，而且能很好的保护导线绝缘层，提高绝缘导线的使用寿命。

2.1 结构与功能

架空绝缘导线快速锁紧固定线夹结构组成如图2 所示，主要由线夹本体、线夹盖板、橡胶垫、拉环和销轴组成。线夹本体和线夹盖板通过销轴连接，线夹盖板可绕线夹本体自由翻转；拉环一端转动固定于线夹本体内，另一端配合线夹盖板上的线槽；上、下橡胶垫分别放置在线夹本体和线夹盖板的槽内，通过拉环和线夹盖板的配合，实现橡胶垫夹紧绝缘导线的目的[7,8]。

图2 快速锁紧固定线夹

该型固定线夹主要有如下特点：①线夹本体和线夹盖板采用铝合金铸造而成，在满足抗拉强度的同时，还具有较高的延展性；②拉环一端转动固定于线夹本体上，另一端卡入线夹盖板上的线槽内；③通过拉环适配线夹盖板上不同的线槽，实现夹紧JKLYJ-10-150、JKLYJ-10-185 和JKLYJ-10-240 三种规格绝缘导线的目的；④线夹本体一端通过铰链销与线夹盖板连接，另一端通过压接与绝缘横担固定；⑤通过线夹本体和线夹盖板挤压橡胶垫，使达到握紧绝缘导线的目的。

2.2 理论计算与数值分析

参照国家电网公司配电网工程《10 kV 架空绝缘线路绝缘横担典型布置方案》标准相关内容，如表1 所示，绝缘横担的强度值按照控制工况下导线垂直载荷标准值的3 倍进行校核。针对JKLYJ-10-240 绝缘导线，横担垂直档距按100 m 计算，得到的绝缘横担垂直载荷值为6 135.75 N，所以该新型固定线夹的垂直载荷值不小于6 135.75 N。此外，考虑到绝缘横担的弯曲破坏负荷为12 kN 左右，本着弃线保杆原则，释放导线拉力从而保护电杆，该新型固定线夹的垂直载荷值不宜过大。

表1 10 KV 架空线路导线垂直载荷表

考虑到ZL102 的压接延展性较差，压接易开裂，因而该固定线夹采用ZL101A 铝合金铸造成型，兼具较高的抗拉强度和较好的延展性，经热处理后的铝合金抗拉强度值为275 MPa。数值模拟共分析两种工况：①在线夹本体线槽内施加6 135.75 N；②在线夹本体挂环上施加2 863.35 N；

由图3 和图4 的分析结果可知，两种工况下的线夹本体危险截面位置相同，均为图中红色高亮部位。通过数值模拟发现，在工况一条件下，线夹本体红色高亮部位的最大应力值为258 MPa，小于线夹抗拉强度值275 MPa；在工况二条件下，线夹本体红色高亮部位的最大应力值为65.8 MPa，计算出的安全系数值为4.2，满足铸件的安全系数1.6~2.5。所以，该型固定线夹本体尺寸满足设计要求。

图3 工况一条件下数值分析结果

图4 工况二条件下数值分析结果

3 实验验证

3.1 顺线握力试验

架空绝缘导线固定线夹的作用，除了把绝缘导线固定在绝缘横担上，防止绝缘导线的脱落。此外，还应该具有一定的握力，防止绝缘导线发生轴线方向上的串动。

如图5 所示，为固定线夹对绝缘导线的顺线握力试验，针对三种规格绝缘导线，拉环分别安装至线夹盖板上的对应线槽上。如表2 所示，为固定线夹分别装夹三种规格绝缘线对应的顺线握力值。

表2 握力测试结果

3.2 垂直载荷试验

固定线夹除了握紧绝缘线，还需要承受绝缘导线的自重和台风对于导线的载荷，线夹强度的可靠性直接关系到输电线路的安全稳定运行，根据国家电网公司配电网工程相关标准要求，固定线夹本体的垂直载荷值应不小于6 135.75 N，才能满足该型固定线夹的实际使用。

如图6 所示，为固定线夹垂直载荷试验图，线夹一端压接固定在绝缘横担上，另一端将6135.75N 力缓慢施加在线夹的挂环位置，检查线夹本体是否发生断裂，并持续增大压力直至线夹本体处断裂，从试验照片上看，线夹本体的断裂部位与软件的数值模拟分析结果一致。表3为该型固定线夹本体的3组垂直破坏载荷试验值，从数值上看均满足强度设计要求。

3.3 水平载荷试验

固定线夹通过压接固定在绝缘横担上，在保证不开裂的前提下，还需要保证一定的压接握力值，防止绝缘导线在强风载荷及振动的情况下发生线夹脱离绝缘横担的情况。该实验中固定线夹压接端施加压力值为7.5 MPa，并保压6 s，根据实际使用情况及设计要求，固定线夹压接端的压紧力应不小于20 kN。

如图7 所示，为固定线夹水平载荷试验图，在绝缘横担两端分别压接一个固定线夹，线夹一端固定，另一端缓慢施加20 kN 的拉力，检查线夹本体压接端与绝缘横担是否发生相对位移，并持续增大拉力直至线夹本体处脱离绝缘横担。表4 为该型固定线夹本体的3 组水平载荷试验值，从数值上看均超过设计值20 kN，满足设计和使用要求。

表4 水平载荷试验测试结果果

图7 固定线夹水平载荷试验图

4 结论

1）新型压接型快速锁紧固定线夹配合绝缘横担使用，可大幅增加爬电距离和干弧距离，有效提升10 kV 配电线路的防雷水平和防闪络能力，为沿海盐雾腐蚀地区的绝缘横担进一步推广应用提供了重要保障；

2）新型固定线夹本体和盖板均由ZL101A+1050A混合铝合金铸造成型，考虑到导线自重、风载荷和覆冰载荷的因素，同时本着弃线保杆的原则，线夹本体压接后具有足够握着力的同时，其垂直破坏载荷值应介于（6.2 ～9.0）kN 之间；

在保证线夹本体足够抗拉强度的同时，兼具较好的压接延展性，确保线夹具有足够的横担握紧力和抗弯性；

3）通过线夹拉环与线夹盖板不同线槽的配合，可达到适用JKLYJ-10-150、JKLYJ-10-185 和JKLYJ-10-240三种规格绝缘导线的目的，并且线夹通过橡胶垫夹紧绝缘导线，可有效避免对导线绝缘层的损伤。