架空線路金具的新型加固方案設(shè)計

余非

摘要：為了解決連接高空輸電線路的細(xì)微損壞問題，本文通過架空線路金具的設(shè)計，避免電纜掉線事故。本文實(shí)現(xiàn)了一種適用于加固電纜的新型加固架空線路金具設(shè)計，為了分析和研究新型方案的強(qiáng)度，本研究建立了傳輸線調(diào)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(shí)現(xiàn)計算動態(tài)電壓。為了驗(yàn)證新型電纜加固的可靠性，本文對握力實(shí)驗(yàn)和舞動實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了分析和總結(jié)。在研究過程中，在分析和實(shí)際需求的基礎(chǔ)上，進(jìn)行了新型加固架空線路金具設(shè)計的設(shè)計，通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證確保了新型加固架空線路金具設(shè)計可靠性。本文設(shè)計的新型加固架空線路金具設(shè)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(jìn)一步提高了輸電設(shè)備安全運(yùn)行的穩(wěn)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(guān)鍵詞：架空線路金具;新型加固;方案設(shè)計

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

中圖分類號：TM75? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)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(tǒng)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(fù)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(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)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(shù)，而引發(fā)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(jié)構(gòu)設(shè)計進(jìn)行改進(jìn)，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(diǎn)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(fēng)和雨后，連接金具會使連接表面成為金具導(dǎo)體，受到化學(xué)反應(yīng)和氣體冷凝的強(qiáng)烈腐蝕或氧化，導(dǎo)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(shù)倍或甚至數(shù)百倍[1]。

1.2 微風(fēng)振動引起的摩擦

在微風(fēng)的作用下，電纜和金具損壞之間會產(chǎn)生一定的振動，這種現(xiàn)象稱為“卡爾曼渦旋”。在高壓輸電線路中，微風(fēng)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(fēng)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(yàn)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(tài)張力ΔH。瞬時力H可以表示為H=H0+ΔH。 原始應(yīng)力H0可以根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式計算。對于計算動態(tài)張力ΔH的問題，首先建立圖1所示的傳輸線的模型，并進(jìn)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(shè)：周圍的環(huán)境中沒有風(fēng)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(biāo)值分別為 ，其中u為平面內(nèi)y軸振動位移（m）。

2.2 分析求解

由弦長的改變對導(dǎo)線引起的動應(yīng)變表示為：

式（1）中，ε為無量綱值[3]，u為平面內(nèi)y軸振動位移，yx、ux表示為該符號對下標(biāo)求導(dǎo)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(xiāng)的比值即是垂跨比。在應(yīng)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(yīng)力σ與應(yīng)變ε成正比，其中E彈性模量，和材料有關(guān)[4]。

3? 后備線夾設(shè)計和實(shí)驗(yàn)

本文的設(shè)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(shè)計連接到絕緣體的前部，大大加強(qiáng)了二次保護(hù)功能。從兩側(cè)伸出的掛板用于避開原有的牽引板，將三角板與調(diào)節(jié)板連接。在實(shí)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(shè)計有調(diào)節(jié)螺母，該方案（俯視圖）如圖2所示[5]。

使用SolidWorks創(chuàng)建備用楔形夾的三維模型，以此3D模型進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的物理處理。根據(jù)設(shè)計目標(biāo)確定的設(shè)計方案，設(shè)計了一種用于傳輸線的新型金具加固方案。一般結(jié)構(gòu)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(tài)，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(jié)論

從對新型金具的設(shè)計分析中，可以得到結(jié)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(tài)電壓動態(tài)H的近似計算公式，備用鉗位滿足實(shí)際電壓要求。

②從擒拿力實(shí)驗(yàn)、高溫夾持力試驗(yàn)和斷層加載試驗(yàn)等對新型楔形加固裝置進(jìn)行驗(yàn)證，發(fā)現(xiàn)該設(shè)計可以滿足不同的參數(shù)和性能。

③本項(xiàng)目為新型金具加固方案設(shè)計，是重要的分叉差分設(shè)計，為該領(lǐng)域的其他設(shè)計提供了一定數(shù)據(jù)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(xiàn)：

[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(shù)，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(jié)能技術(shù)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(yīng)用[J].電子制作，2017（06）.

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

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