架空線路金具的新型加固方案設計

余非

摘要：為了解決連接高空輸電線路的細微損壞問題，本文通過架空線路金具的設計，避免電纜掉線事故。本文實現了一種適用于加固電纜的新型加固架空線路金具設計，為了分析和研究新型方案的強度，本研究建立了傳輸線調整工具模型，基于Hamilton原理，通過求解該模型得到振動方程，并實現計算動態電壓。為了驗證新型電纜加固的可靠性，本文對握力實驗和舞動實驗進行了分析和總結。在研究過程中，在分析和實際需求的基礎上，進行了新型加固架空線路金具設計的設計，通過實驗驗證確保了新型加固架空線路金具設計可靠性。本文設計的新型加固架空線路金具設計對于解決金具損壞問題和引起電纜掉線事故具有重要意義，同時也進一步提高了輸電設備安全運行的穩定性。

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.

關鍵詞：架空線路金具;新型加固;方案設計

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

中圖分類號：TM75? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1006-4311（2019）34-0165-02

1? 金具損傷原因分析

為了更清楚地分析金具損壞的原因，首先介紹金具損壞的概念和傳統的解決方案。微動是指彼此壓靠的兩個接觸表面之間存在輕微的相對位移，并且振幅的量級保持在微米級。由于存在復雜的摩擦，金具的損壞是很難完全消除的，因此在對金具的結構進行設計的時候，往往是使用潤滑劑或者是采用一些表面工程技術，而引發金具配件損壞的原因主要是微動引起的磨損和疲勞。本文對金具的結構設計進行改進，降低了金具傳輸線磨損帶來的安全隱患，綜合分析事故的原因，并提出以下幾點金具損壞的原因。

1.1 長期氧化腐蝕

金具長時間暴露在陽光，風和雨后，連接金具會使連接表面成為金具導體，受到化學反應和氣體冷凝的強烈腐蝕或氧化，導致金具表面被大量氧化，氧化物層可以增加連接表面的接觸電阻數倍或甚至數百倍[1]。

1.2 微風振動引起的摩擦

在微風的作用下，電纜和金具損壞之間會產生一定的振動，這種現象稱為“卡爾曼渦旋”。在高壓輸電線路中，微風振動是最常見的振動形式，也是金具摩擦損壞最直接的原因。在微風的振動下，電纜和金具之間的壓接螺絲松動。

1.3 安裝工藝差

安裝的過程中會存在一定的誤差，降低了安裝的精度，不可避免地會對接頭造成損壞，如接觸不良和斷線，從而降低了配件的壽命。

2? 理論分析

為了驗證新型楔形鋼筋夾的可行性，首先需要計算主方案后方案上的瞬時力，該方案由兩部分組成：原始張力H0和動態張力ΔH。瞬時力H可以表示為H=H0+ΔH。 原始應力H0可以根據經驗公式計算。對于計算動態張力ΔH的問題，首先建立圖1所示的傳輸線的模型，并進行力分析，得到H的解公式[2]。

2.1 建模建立

為分析簡單，假設：周圍的環境中沒有風同時沒有冰，并且不考慮阻尼。電纜是理想的柔性體，忽略除軸和軸方向之外的其他振動。該模型的解決方案示意圖如圖1所示。電弧OA1是原始接地線的路徑，電弧OA2是電源傳輸線從上方，鉗位后的路徑靠背保持軸承力。微元段DB 坐標值分別為 ，其中u為平面內y軸振動位移（m）。

2.2 分析求解

由弦長的改變對導線引起的動應變表示為：

式（1）中，ε為無量綱值[3]，u為平面內y軸振動位移，yx、ux表示為該符號對下標求導值。

垂跨比可以反映輸電線的懸掛情況，最大弧垂f和檔距l的比值即是垂跨比。在應力低于比例極限的情況下，基于廣義的胡可定律，固體中的應力σ與應變ε成正比，其中E彈性模量，和材料有關[4]。

3? 后備線夾設計和實驗

本文的設計中，采用的是德式楔形夾加固方式。通過在原始壓縮牽引段安裝一個楔形夾，并將掛板的特殊設計連接到絕緣體的前部，大大加強了二次保護功能。從兩側伸出的掛板用于避開原有的牽引板，將三角板與調節板連接。在實際的安裝過程中，安裝的條件存在一定的差距，因此在楔形夾和三角板之間也設計有調節螺母，該方案（俯視圖）如圖2所示[5]。

使用SolidWorks創建備用楔形夾的三維模型，以此3D模型進行實驗的物理處理。根據設計目標確定的設計方案，設計了一種用于傳輸線的新型金具加固方案。一般結構主要包括軸承線的主方案和備用線的方案。在正常情況下，軸承線的主夾緊張緊，傳輸線固定，備用線處于放松狀態，僅考慮其自身的影響。一旦主方案因振動或疲勞而斷裂，備用方案立即開始支撐傳輸線的張力。

4? 結論

從對新型金具的設計分析中，可以得到結論：

①通過分析電纜自由振動的非線性微分方程，得到電纜動態電壓動態H的近似計算公式，備用鉗位滿足實際電壓要求。

②從擒拿力實驗、高溫夾持力試驗和斷層加載試驗等對新型楔形加固裝置進行驗證，發現該設計可以滿足不同的參數和性能。

③本項目為新型金具加固方案設計，是重要的分叉差分設計，為該領域的其他設計提供了一定數據支持，并且為輸電線差異化的治理以及特殊處理提供了具體的解決方案。

參考文獻：

[1]鐘明亮.750kV輸電線路地線懸垂金具磨損原因分析及防范[J].新疆電力技術，2012（02）.

[2]葉成，余虹云，倪國燦，王嘉晶，洪靜.淺析《電力金具能耗測試與節能技術評價要求》[J].浙江電力，2016（11）.

[3]李媛媛.談架空配電線路電力金具選擇與應用[J].電子制作，2017（06）.

[4]楊超.輸電線路復合絕緣子和金具串的優化設計[J].建材與裝飾，2017（06）.

[5]邱際康.淺談高效節能系列中新型電子材料——電力金具的研制與應用[J].電子技術與軟件工程，2014（05）.