郭雷崗 董雪峰 甄榮

摘 要：針對我國輸電線路舞動災害嚴重的現(xiàn)狀，針對目前使用的聯(lián)結金具存在的缺點和薄弱環(huán)節(jié)，開發(fā)了一種通用便攜式聯(lián)結金具連接裝置。聯(lián)結金具采用新材料和耦合的方法，有效提高了硬件的機械強度和能量釋放效果，改善了其受力狀態(tài)，從而提高了耦合硬件的運行安全性和使用壽命。

關鍵詞：輸電線路;聯(lián)結金具;通用便攜;運行安全

中圖分類號：TM726.3 文獻標識碼：A 文章編號：1003-5168（2019）22-0031-03

Research on a Universal Connecting Fittings for Preventing

Overhead Transmission Line Dancing

GUO Leigang1 DONG Xuefeng1 ZHEN Rong2

Abstract： In view of the serious situation of galloping disasters of transmission lines in China， and in view of the shortcomings and weaknesses of the connection fittings currently used， a universal portable connection fittings device wasdeveloped. By using new materials and coupling method， the mechanical strength and energy release effect of the hardware are effectively improved， the stress state is improved， and the operation safety and service life of the coupling hardware are improved.

Keywords： transmission line;connection fittings;general portable;operation safety

我國是架空輸電線路舞動災害最嚴重的國家之一，各種不同電壓等級的線路都會發(fā)生舞動事故。近年來，隨著電網(wǎng)規(guī)模不斷擴大和多種災害氣候的影響，架空輸電線路舞動災害的頻率和強度顯著增加。尤其是年后，幾乎每年都會發(fā)生嚴重的線路舞動事故。線路舞動事故不僅會造成輸電線路電氣故障，還會造成螺栓松動、脫落、線路配件損壞、線路損壞和桿塔材料損壞等嚴重的機械事故。

隨著配電線路的快速發(fā)展，電力配件的改革迫在眉睫，用新配件取代傳統(tǒng)配件勢在必行。根據(jù)國家電網(wǎng)公司配電網(wǎng)工程10kV配電變壓器典型設計分部的要求，為實施配電網(wǎng)標準化建設，要堅持“安全可靠、自主創(chuàng)新、先進適用、統(tǒng)一標準、覆蓋面廣、提高效率”的方針[1]。為此，國網(wǎng)數(shù)通（北京）科技有限公司正準備研發(fā)新的系列產(chǎn)品，以滿足電網(wǎng)線路的發(fā)展需求。新產(chǎn)品的研發(fā)采用新的扭矩壓接技術，保持壓接力不變，不損傷電線，不降低電線的性能和使用壽命，使施工簡單、快捷、更加標準化，使整個平臺面積更加均勻，施工工藝規(guī)范，施工速度快，施工質(zhì)量大大提高。電力配件是連接和組合電力系統(tǒng)中各種設備、傳遞機械和電氣負載的金屬配件，在輸變電工程中發(fā)揮著重要作用。產(chǎn)品質(zhì)量不僅關系到電網(wǎng)的安全運行，也關系到人身和財產(chǎn)安全。

1 纜線舞動機理及危害

經(jīng)過長期研究和總結，現(xiàn)在各國相關研究者都認為導線舞動本質(zhì)上是一種由不穩(wěn)定空氣動力引起的現(xiàn)象，空氣動力是非線性的。這種現(xiàn)象是輸電線路在雨雪等特殊環(huán)境條件下形成不對稱結冰，然后又由于導線附近強風作用形成的空氣動力的激勵作用，最后致使導線形成一種較低頻率（0.1～3Hz），較大振幅（10m）的振動[2]。舞動過程是風與覆冰導線空氣動力耦合后形成的馳振。導線舞動的發(fā)生主要與導線的非對稱結冰、風激勵以及線路本身結構和參數(shù)有關。從舞動被發(fā)現(xiàn)至今，專家學者創(chuàng)造了以下幾種具有代表性的舞動理論：①以登·哈托格（Den Hartog）為代表的空氣動力學理論;②以奧尼戈爾為代表的橫向振動和扭轉(zhuǎn)振動渦合理論;③慣性耦合機理;④穩(wěn)定性舞動機理[3]。

架空輸電線路舞動嚴重影響我國輸電線路運行的安全性和可靠性，嚴重威脅著輸電線路的正常運行。導線舞動造成的危害主要有以下幾方面：①對線路設備造成極大損壞，導致絞線斷裂和斷線，導致導線線夾脫落和導線落地，嚴重時甚至會引發(fā)桿塔墜落事故;②對周圍環(huán)境產(chǎn)生極大影響，由于導體和跨越物之間的電氣距離不足，很容易發(fā)生對跨越物放電的現(xiàn)象;③威脅電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運行;④對電網(wǎng)的運行指標和安全指標造成嚴重影響。

2 金具裝置原理及研制

本研究將壓線螺栓的底部設計成倒U形結構，使壓線部分與電纜保持較大的接觸面積，提高電纜結構的穩(wěn)定性，降低對聯(lián)結區(qū)域?qū)щ娦缘挠绊?，提高?lián)結金具對不同規(guī)格電纜的適應性，使壓線部分能同時兼容多種線徑。該器件的側(cè)剖圖如圖1所示。

鑒于此，本研究研制了一種電纜聯(lián)結金具，以解決由壓線裝置與電纜的小范圍接觸引起的線路舞動。本文研制的電纜聯(lián)結裝置包括線纜卡座和壓線螺栓。線纜卡座具有沿第一方向開設的螺栓槽，以及沿垂直于所述第一方向的第二方向開設的且貫穿所述螺栓槽底部的接線孔。壓線螺栓包括與所述螺栓槽配合連接的螺栓主體，以及位于所述螺栓主體頂部的螺栓頭和位于所述螺栓主體底部的壓線部，所述壓線部為倒置的“U”字型結構;所述壓線螺栓裝配在所述螺栓槽內(nèi)，通過所述壓線螺栓底部的壓線部配合所述線纜卡座接線孔的底面對第一線纜形成夾持，并使所述第一線纜與倒置的“U”字型結構的壓線部充分接觸。

本研究中的電纜聯(lián)結金具可以同時將2根或2根以上的電纜壓接在聯(lián)結孔中，實現(xiàn)多根電纜的電氣聯(lián)結。在實際應用中，壓線螺栓只能由導體材料制成，其中心通孔能與壓線部分共同聯(lián)結地2根導線。同時，對電纜布線裝置布線孔的兩個端口進行倒角，以保證電纜在彎曲變形過程中不會受到孔壁切割的影響產(chǎn)生二次破壞。

該裝置的壓緊螺栓采用分體式組合結構，簡化了壓緊螺栓的結構復雜性，便于工件的加工制造。壓線部采用具有彈性性能的金屬片，在外力作用下可以調(diào)節(jié)壓線部的開口尺寸，外力消除后，壓線部的初始尺寸恢復;壓線部被設計為彈性結構，其能根據(jù)實際擠壓程度盡可能地與第一線纜保持充分接觸，從而進一步穩(wěn)定線纜布線裝置中第一線纜的夾持結構。一般來說，該裝置的防脫槽是多層結構，可以滿足不同規(guī)格電纜的夾緊和鎖定，防止電纜聯(lián)結過于松散，從而防止舞動現(xiàn)象的發(fā)生。

3 金具裝置創(chuàng)新性

①通用性強：與傳統(tǒng)聯(lián)結金具相比，該金具能涵蓋所有電線規(guī)格，金具的壓接標準和施工質(zhì)量將得到全面提高。

②安裝方便：采用新型鋁合金扭矩螺栓和扭矩壓板壓緊導線。該設計思想符合成套設備的整體要求，不損壞導電電纜，夾緊力小，安裝簡單，支持帶電操作，只需要擰動并引爆第一個螺母[4]。

③高性能展示：使用新型拼接硬件后，產(chǎn)品的通用性大大提高，克服了選擇困難，降低了庫存壓力，同時解決了銅鋁電纜過渡問題;壓力連接采用新型扭矩壓板螺栓，壓力繼電器力恒定，引線不損壞，結構簡單、快捷、更加規(guī)范;設計了一種特殊的絕緣保護罩，達到完全絕緣和防觸電的效果，同時具有防水和阻燃功能。

④“U”形結構：在更換方便的情況下，連接金具原有的剛性連接變?yōu)殂q鏈連接或“U”形環(huán)連接，通過連接點的旋轉(zhuǎn)運動，作用在連接金具上的力得到充分釋放，減少了連接硬件各部分的應力沖擊，避免了導線舞動對連接金具的損壞。

4 結論

針對10kV以下不同線徑電纜的通用性，減少了不同線徑電纜所需不同規(guī)格配件的限制。新產(chǎn)品的研發(fā)使該裝置通用性強，采用新的扭矩壓接技術，壓接力恒定，不損傷電線，不降低電線的性能和使用壽命，施工簡單、快捷、更加標準化，使用新連接件后，整個平臺面積更加均勻，施工工藝標準化，施工速度快，施工質(zhì)量大大提高[5-6]。標準化設計成本可控，標準化施工提高效率，縮短工期，節(jié)約施工成本，標準化設計理念，便于操作和維護，降低操作和維護成本，提高施工質(zhì)量，降低故障率，提高用戶滿意度，大大提高經(jīng)濟效益和社會效益。

參考文獻：

[1]宋鐵創(chuàng)，李俊輝，張力方，等.特高壓輸電線路連接金具的高強度材料選型[J].中國新技術新產(chǎn)品，2019（7）：57-58.

[2]董罡.新型液壓式金具連接長度與壓強關系研究[J].山東電力技術，2018（12）：28-30.

[3]周明林.輕量化輸電金具新工藝及高強鋼多層板熱成形研究[D].武漢：華中科技大學，2015.

[4]張龍祥.六分裂式相間間隔棒連接金具斷裂分析及結構優(yōu)化[J].太原：太原理工大學，2014.

[5] TEN C-W， TANG Y. Electric Power： Distribution Emergency Operation [M]. Boca Raton， FL， USA： CRC Press Taylor & Francis Group， 2018.

[6] TANG Y. Anomaly Inference Based on Heterogeneous Data Sources in an Electrical Distribution System [D]. Houghton， MI， USA： Michigan Technological University， 2018.