輸電線路懸垂線夾凸軸磨損原因分析及防止對策

高 巍，張 威

湖北工業大學，湖北武漢 430064

懸垂線夾是在直線桿塔上提著導、地線，經絕緣子串或金具與桿塔的橫擔相連。在以往的設計中，沒有對懸垂線夾凸軸的耐磨性有足夠的認識，其中赤峰供電公司在元大線、大東線兩條線路上共發現126 基桿塔的線夾有磨損情況，磨損程度大于5mm 的線夾達18 個之多，其中磨損最嚴重的線夾∮16mm 凸軸，已磨損掉12mm，也是僅剩4mm。

各單位紛紛研究制定對策，如赤峰供電公司先后采取了加裝聯接金具延長連接距離、及加厚線夾掛板等措施；錦州供電公司采取了在凸軸上涂二硫化鉬、對刮板進行低溫淬火熱處理等措施；朝陽供電公司與東北電力設計院、四平線路器材廠則聯合對此問題進行了深入的研究，通過不同結構、不同材質的中心回轉式懸垂線夾與85 型線夾之間的對比耐磨試驗，通過對懸垂線夾的材質及結構的改進，提高了線夾凸軸的耐磨性，延長了線夾的使用壽命。

1 XGU 型懸垂線夾磨損原因的分析

1）氣象條件及地理位置的影響。磨損嚴重的或磨損速度較快的桿塔均位于風口或空曠平坦氣流流動通道暢通地帶。如赤峰供電公司元大線的大烏段，位于巴林草原及西拉木倫河兩岸，年平均風速3.4m/s，接近導、地線振動的起振條件；全年六級以上大風天氣最高達106 天。因此，該地區送電線路的架空地線線夾磨損數量較多，磨損程度較重；

2）塔位兩側檔距及高差的影響。由于桿塔兩側檔距及高差較大，當導、地線受到水平風壓時，大檔距側受風壓較大，導、地線張力變化較大，而檔距較小一側則變化較小，線夾兩側由此產生不平衡張力，使線夾除了橫向偏移外，還使線夾掛點產生順線路方向的偏移（與鉛垂線不在同一直線上）；

3）線夾結構本身原因所致。線夾船體的材質是可鍛鑄鐵，掛板材質是普通鋼板，兩種硬度不同的材質在一起受力連接，磨損速度肯定也不一樣；

4）懸垂串短。當線夾掛點順線路方向偏移時，由于懸垂串較短，線夾偏移角度較小，而線夾凸軸磨損弧長較懸垂串長的磨損弧長要大得多，磨損程度也重得多；

5）桿塔類型的因素，塔身剛度大的塔型，磨損程度較輕；塔身剛度小的則重一些；

6）從觀察結果看，平均風速在5m/s 左右時，線夾就出現明顯的橫向及縱向偏移，隨風速的遞增，搖擺幅值增大。縱向位移的頻率基本是保持在每分鐘8 次左右。以元大線的大烏段所經地區的氣象條件計算，每年有100 天風速達到5m/s 以上，則線夾每年偏移次數不應少于1152000 次；

7）XGU 線夾承受的力是通過線夾本體兩側凸出的回轉軸與平行掛板傳遞的，該軸既是轉動軸又是承力軸，線夾本體材質為可鍛鑄鐵，掛板材質為普通鋼板。由于鑄造工藝的要求，線夾的回轉軸為拔稍型，即靠近根部略粗，端部稍細。掛板孔是沖壓加工成型，新舊模具在沖壓掛板孔時要求孔徑必需滿足公差要求，但所沖出的孔徑卻略有差別，由于兩側孔徑大小尺寸不同，將使得一側孔邊緣較另一側略顯鋒利，如果這一側靠近回轉軸根部安裝，即使懸垂串在無鳳的狀態下，掛板與回轉軸也處于點連接（正常為線接觸），點接觸在電力金具組裝設計中是最為忌諱的；

8）懸垂串雖然是由幾個部件組裝而成，但其線夾部件的磨損問題卻是相當復雜。磨損的程度、速率等與地理環境、氣象條件、檔距、高差、串長等因素都有密切的聯系。當其它條件相同時，部件數量少的懸垂串，鉸接點個數少，整串的自由度小，外界施加在導線上的動能不易被分解，外力近乎直接作用在線夾回轉軸與掛板的連接點上，導致懸垂串上的線夾磨損嚴重。

2 防止對策

通過對XGU 線夾磨損原因的分析可知，為了盡量減少或避免線夾的磨損，線路設計時其路徑應盡量遠離導、地線易引起振動的地區及風口，檔距應盡量均等。但由于地理位置及氣象條件是自然因素，非人力可以改變。因此，減少磨損防止對策的重點在改進材質和連接方式，其防范措施主要有：

1）增加線夾回轉軸的硬度，使其耐磨性能增強。此種方法的缺點是處理工藝要求高；

2）采取加裝聯接金具延長連接距離，增加鉸接點個數，減少掛板與回轉軸的摩擦弧長，在各個交接點分解電線的動能。我公司當時采取了此種防磨措施，目前運行狀態良好。此種方法的缺點是受塔形及塔頭空氣間隙限制，當聯接金具串過長時易產生其他金具或架空地線與塔身磨損的現象；

3）增加線夾掛板與回轉軸的摩擦面積。使接觸面的正壓力降低，我公司也采取了此種防磨措施，研制加粗回轉軸的線夾及加厚的線夾的掛板，目前運行狀態良好。此種方法的缺點是需要廠家專門加工且達不到根本解決問題的目的；

4）采用提包式懸垂線夾。此種線夾是四平線路器材廠、東北電力設計院和朝陽供電公司共同研制和開發的，此種線夾采用上杠式的線夾主體，線夾主體下面的銷軸孔通過銷軸與線夾掛環進行鉸接，與XGU 型線夾相比較，此種線夾增加了線夾回轉軸及與之配合的孔之間的摩擦面積，減小了線夾本體與現價回轉軸之間單位面積的表面壓力。我公司在對于已磨損的線夾，全部更換了此種線夾，為我公司設備的安全運行打下了基礎。

3 結論

鑒于架空輸電線路一般所處地區的氣象條件及地理因素都在郊外、山區，故建議將所轄的220kV 及以電壓等級的送電線路全部安裝耐磨線夾，同時在新建線路的初設審查階段就把解決地線線夾磨損及地線斷股等作為重要問題來考慮，使用具有科技含量的新材料，以保證電網的安全可靠運行。

[1]李博之.500kV輸電線路施工技術[M].北京：中國電力出版社，1999.

[2]胡毅.影響送電網安全運行的有關問題及對策[J].高電壓技術，2005.

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