1000kV交流特高壓輸電線路配套金具的研發(fā)

李鳳和

(中國電建集團四平線路器材有限公司，吉林 四平 136001)

本次研制的主要內(nèi)容包括懸垂絕緣子串及其配套金具、耐張絕緣子串及其配套金具、八分裂導線阻尼間隔棒、硬跳線裝置的研制。

1 導線懸垂絕緣子串金具的結構設計

根椐工程的技術條件及工程需要，我們研制了1×420kN單聯(lián)懸垂串、2×300kN和2×420kN雙聯(lián)懸垂串、2×300kN、2×420kN和4×300kN的V型懸垂串共六種懸垂串。

1.1 導線懸垂串的電氣性能研究

在特高壓線路中，導線懸垂串的電氣性能主要考慮絕緣子串的電壓分布、金具的電暈及無線電干擾。我們采用的方法是在導線懸垂串上加裝均跑道型均壓環(huán)及屏蔽環(huán)。

經(jīng)計算，采用跑道型均壓環(huán)或蔽環(huán)時，管直徑取值為100-120mm比較合適。

我們設計了120mm管直徑的均壓環(huán)，試驗結果證明，采用防暈型的懸垂線夾，三種串型都不需要屏蔽環(huán)。

從試驗結果看，均壓環(huán)位置對電壓分布有著明顯的影響，最佳的位置是均壓環(huán)應和高壓端的第三片絕緣子水平。

1.2 懸垂絕緣子串的機械性能研究

八分裂聯(lián)結類金具和一般線路金具大體是相同的，但受力狀態(tài)要比一般線路復雜，要具有較好的耐疲勞性能、抗沖擊性能、相對靈活性能，在聯(lián)結類金具設計中，我們根據(jù)每個金具的受力特點、狀態(tài)進行了詳細的研究，選擇了最可靠的材料和制造方法。

1.3 懸垂線夾的設計研究

懸垂線夾的設計研究是懸垂金具串研究的重點，在試驗中我們設計了兩種防暈型懸垂線夾，一種是提包式，一種是中心回轉式。

在大跨越懸垂串中，使用的懸垂線夾加大了懸垂線夾的曲率半徑以降低線夾出口處的應力，懸垂線夾采用曲率半徑是導線直徑的12倍，結構采用提包式。

2 導線耐張金具串的結構設計

針對本工程，導線耐張金具串設計了三種串型，2×550kN水平排列雙聯(lián)絕緣子耐張串、3×400kN水平排列三聯(lián)絕緣子耐張串、4×300kN水平排列四聯(lián)絕緣子耐張串。

2.1 導線耐張金具串的電氣防護

導線耐張金具串的均壓環(huán)和屏蔽環(huán)的設計，管直徑為100mm-120mm。為便于安裝，部分采用了開口式。

2.2 導線耐張的結構設計

我們設計了以下三種導線耐張串：

（1）兩聯(lián)絕緣子采用雙掛點型式。

（2）三聯(lián)絕緣子為保證受力均衡，三聯(lián)耐張金具串設計為三個掛點，三聯(lián)耐張金具串聯(lián)接采用特殊的組合聯(lián)板。

（3）四聯(lián)耐張金具串，我們設計了雙掛點，四聯(lián)絕緣子通過二聯(lián)板合并為二個受力點。

三種串形都是通過聯(lián)板合并為二個受力點，兩個受力點能通過掛線聯(lián)板把導線分裂成為正八邊形。

掛線的聯(lián)板我們采用分體聯(lián)板是采用聯(lián)板組合，先由二變四，再由四變八形成八個掛點，金具零件多、單件重量輕、施工方便。

2.3 連塔金具

在聯(lián)結金具中連塔金具至關重要，因為它是絕緣子串中的第一個金具，在鏈式結構中，它承受的載荷最高，所受的風擺和振動磨損最大，我們把這個金具提高一個荷載等級以提高它的可靠性。本工程設計了耳軸掛板和GD型掛點金具兩種連塔金具的連接方式（包括與連塔金具相連的U型掛環(huán)）。

2.4 耐張線夾

耐張線夾的主體為整鍛式，引流板設計了雙面加強筋，完全解決了引流板的焊縫裂紋及引流板的斷裂問題。設備線夾鍛造成雙板式，增大了引流板的強度，提高了接線板載流面積，避免了運行時端子板發(fā)熱現(xiàn)象的發(fā)生，消除了隱蔽故障點。

3 八分裂阻尼間隔棒的研制

間隔棒是架空線路中的一個重要部件，數(shù)量之多、造價之高是其它金具無法相比的，一旦間隔棒出現(xiàn)問題，經(jīng)濟損失是十分巨大的。

3.1 間隔棒的整體結構

本次設計的間隔棒仍采用雙框架，握持導線線夾采用了帶橡膠膠瓦的握手式結構，阻尼關節(jié)安裝多個圓形膠柱。這種結構的安全性已在多條超高壓線路運行中得到了證實。

3.2 線夾的防電暈設計

在間隔棒的設計中，我們充分利用了八分裂導線對間隔棒夾的的屏蔽作用，并在此前提下，加大了間隔棒夾頭邊角圓弧的曲率半徑，并對夾頭外側表面提出了光潔度的要求。

3.3 夾頭性能要求

間隔棒夾頭垂直方向擺動范圍和順線方向擺動范圍大于等于±15°,間隔棒線夾長度為140mm。

4 硬跳線的設計研究

4.1 硬跳線的結構型式

本次項目中，我們對鋁管式鋼性跳線和骨架式鋼性跳線都進行了研制。

4.2 鋁管跳線鋼性跳線

鋁管式鋼性跳線的主要結構是中間采用二根水平間距為600mm的鋁管，鋁管兩側采用與線相同的八分裂導線與耐張串引流相連串相連，二根鋁管中間采用特制的可懸吊鋁管間隔棒掛起，采用鋁管間隔棒支撐。鋁管兩側采用四變一線夾與八分裂導線相連。特制的可懸吊鋁管間隔棒可加裝配重塊，用以調(diào)節(jié)跳線的風偏。用于直跳或轉角小的內(nèi)相和外相時采用拉桿式結構鋁管跳線結構，用于中相或轉角大的外相時采用懸吊式鋁管跳線結構。

（1）主跳線部分。①本次研制中我們 采用了13.5米長度的鋁管。②鋁管外徑150mm，內(nèi)徑136mm，單位重量8.5kg/m，截面積3144mm2③鋁管材料選擇合金鋁管，牌號為LF21-Y。④鋁管的連接端子鋁管要與軟跳線相連，鋁管端頭要有連接端子，連接端子的設計，不僅要具有防電暈要求，更要有較好過流性能。這次的設計是把連接端直接套在鋁管上進行焊接。

（2）軟跳線部分。軟跳線部分需要一端與鋁管相連，一端與耐張線夾相連，為方便施工和調(diào)節(jié)長度，本次設計采用多個線夾，為獲取滿意的成形效果，在軟跳線部分我們設計了變徑的跳線間隔棒。

4.3 骨架式鋼性跳線（又稱鼠籠跳線）

骨架式鋼性跳線又稱鼠籠跳線，有二種結構型式。

骨架式鋼性跳線是在跳線的八分裂導線中心設計一外鋼性的水平支撐物，采用多個特制的固定在水平支撐物上的間隔棒保持跳線的間距各弧垂。與鋁管式鋼性跳線相比，整體造價低，引流導線在兩側耐張串引流間沒有斷開點，可靠性高，但整體形狀沒有鋁管式鋼性跳線美觀，特別是用在中相跳線時。

（1）骨架的設計。骨架的材料我們采用了鋼管，φ152/132的無縫鋼管。為運輸方便，骨架采用了多段的組合，每段通過法蘭盤連接。采用這樣的結構后，骨架的各方向的性能一致，迎風阻力小，易于安裝。

（2）支撐導線的間隔棒。在骨架跳線設計中，我們并沒有再設計跳線間隔棒，是用導線間隔棒支撐跳線，原因有兩點，一是骨架跳線是用絕緣子和拉桿進行懸掛的，主跳線部分的軟導線不承受間隔棒重量。二是導線間隔棒的性能優(yōu)于跳線間隔棒，有利于運行的安全。

（3）中相跳線的改進。單回路的中相跳線中，因為耐張串懸掛點位于鐵塔中間，骨架式鋼性跳線安裝在側向，基水平支撐物高于掛點的集團，耐張串引流線與鋼管骨架水平支撐物不在同一豎直平面內(nèi)，在連接處引流線曲率較小，容易出現(xiàn)電暈問題。為解決這一問題，我們在中相跳線的兩端增加的轉角結構。

4.4 硬跳線的風偏控制

我們采用在水平支撐物上增加配重的辦法，控制跳線的風偏。經(jīng)計算，骨架式跳線系統(tǒng)需增加配配重800kg，鋁管跳線系統(tǒng)需增加配配重960kg，滿足跳線系統(tǒng)最大風偏角30°的要求。