淺談智能耐張線夾在輸電線路中的應用

顧 莉 曹偉偉 陸桂來

（中國能源建設集團南京線路器材有限公司，江蘇南京210037）

1 項目背景

自20世紀90年代始，國內一些高校和科研院所陸續開展輸電在線監測技術的研究，并在2000年之后研發了具有完整功能的輸電線路在線監測技術。特別是在2008年南方冰災事故之后，國內對在線監測技術愈發重視，增加了技術投入，促進了在線監測技術的迅速發展，目前已實現對輸電線路通道環境、溫度、濕度、風速、風向、泄漏電流、覆冰、導線溫度、風偏、弧垂、舞動、絕緣子污穢、周圍施工情況、桿塔傾斜等參數進行實時監測。

隨著我國電力行業的快速發展，一批批高壓、特高壓線路陸續建設投運，電壓等級高、線路錯綜復雜，對線路的安全性、穩定性、經濟性提出了更高要求，尤其是跨越江河、跨越高壓線路、跨越鐵路等“三跨”工程和運行環境惡劣的輸電線路工程。

我國國家電網公司和南方電網公司均適應“云大物移智”需求，提出了大力推進智能電網建設。智能電網建設貫穿電力系統發、輸、配、用各個環節，通過構筑開放、多元、互動、高效的能源供給和服務平臺，實現電力生產、輸送、消費各環節的信息流、能量流及業務流的貫通。因此，輸電線路中電力金具的智能化是未來發展的必然趨勢。

2 智能化耐張線夾的需求

經過對輸電線路運維單位的調研走訪，了解到輸電線路運維過程中存在各種線路問題，發現對金具的智能監測需求越來越迫切。在輸電線路運行狀態中，耐張線夾是一個關鍵金具，既要承受絞線的全部拉力，又要作為導體長期起到導流作用[1-2]，若施工時存在壓接瑕疵，線路運行后，其局部位置極有可能在一定時間后達到疲勞極限，處于即將損壞的狀態。而在常規的線路巡檢過程中，無法從外觀判斷耐張線夾內部出現的問題，因此，經常出現由耐張線夾引起的線路運行故障。

所以，需要將傳統的耐張線夾與感知元件、通信元件結合起來，形成一種智能化耐張線夾，對提高線路的安全運行起到至關重要的作用。

3 具有在線測溫功能的耐張線夾

壓縮型耐張線夾[1]是目前輸電線路中最常見的結構樣式，如圖1所示，通常由本體、鋼錨、引流線夾及緊固件組成，施工時，鋼錨先與導線按照設計要求完成壓接，然后本體再分別與導線、鋼錨完成壓接，從而實現耐張線夾對導線的錨固或拉線功能，并將導線上電流引到本體上。本體引流板與引流線夾引流板之間利用螺栓緊固連接，實現過電流功能。作為導電體的耐張線夾，在額定電壓下長期通過最大允許電流時，線夾的溫升應不大于被安裝導線的溫升[3-4]。

圖1 傳統耐張線夾樣式

耐張線夾在輸電線路中運行時，時刻處于振動狀態，常年運行下來，本體與引流線夾間緊固件的螺紋連接可能會有松動，導致兩個過流接觸面間的壓力不足，無法滿足通流量要求而產生發熱現象；亦或是本體與導線間施工時存在未發現的壓接缺陷，運行一段時間后導致壓接面松動產生發熱現象。因此，可在易發熱部位設計測溫結構，如圖2所示，利用在線測溫系統來監測關鍵點的溫度，進而判斷耐張線夾的在線運行狀態。

圖2 耐張線夾測溫點位置

在線測溫耐張線夾包括耐張線夾、測溫傳感器、數據接收網關、后臺服務器、工作主機和單兵控制平板等。測溫傳感器直接采集耐張線夾關鍵點的溫度數據，再通過無線數據傳輸模式將所采集的數據按照預設控制指令傳輸到數據網關，數據網關將接收到的數據傳送到后臺服務器，后臺服務器對數據進行分析，將分析結果匯總成圖表或其他形式，并對異常狀態進行定位和報警，再將狀態信息推送給工作主機，運檢部門根據狀態信息安排維護檢修工作。另外，現場檢修人員可通過攜帶的單兵控制平板與數據網關建立連接通道，讀取相關耐張線夾的測溫點溫度數據。

4 具有在線測力功能的耐張線夾

耐張線夾將導線或避雷線固定在非直線桿塔的耐張絕緣子串上，要承受導線或避雷線的全部張力。架空輸電線路用壓縮型耐張線夾對絞線的握力不小于計算拉斷力的95%[4]，滿足輸電線路運行時的握力需求。但是，在惡劣氣候條件下，如絞線覆冰嚴重或導線大幅度舞動時，絞線對耐張線夾的張力大幅增加，嚴重時會影響桿塔的安全性。我們可通過在線監測耐張線夾的受力情況分析絞線、耐張絕緣子串或桿塔的實時受力狀態，達到預警值時及時采取措施，保障輸電線路的安全運行。

在線測力耐張線夾系統可實時監測運行中的耐張線夾的受力情況，主要由具有測力功能的耐張線夾、無線接收網關、后臺服務器、顯示終端等組成。系統將測力元件布置在耐張線夾上，并將監測到的參數發送到無線接收網關，無線接收網關再將數據傳送到后臺服務器。后臺服務器對拉力數據進行綜合計算，分析耐張線夾的運行狀態，以圖表或其他形式顯示于運檢部門的顯示終端，并實時顯示異常報警信息。系統協助運維人員及時發現隱患，精確定位缺陷的位置，采取有效應對措施，減少線路運行故障的發生。

5 結語

耐張線夾智能化是未來發展的必然趨勢，根據輸電線路的發展需求，耐張線夾可具有測溫、測力或其他更多的在線監測功能。同時，還會有更多的電力金具加入智能化的隊伍。智能電網的發展，將更進一步推進智能電網全域互聯、數據共享、全程管控的架構升級，通過全面覆蓋、實時聯通的物聯網平臺，提升生產調度全面感知能力，支撐智能電網穩定高效、安全可靠運行；通過上層的應用分析，有效提升電網運行能力和運行水平。