周瑞，高劍凌，方伊莉，范武健，王健，張延輝

（1.南京電力金具設(shè)計(jì)研究院有限公司，南京 211500；2.國網(wǎng)福建省電力有限公司電力科學(xué)研究院，福州 350007）

1 研制背景

近年來，架空線路廣泛應(yīng)用于我國配電網(wǎng)線路，而采用復(fù)合絕緣橫擔(dān)替換傳統(tǒng)的“鐵橫擔(dān)+邊相絕緣子”可以有效提高10 kV 配電絕緣線路的防雷水平，避免雷擊閃絡(luò)后的工頻續(xù)流電弧，降低配電網(wǎng)雷擊跳閘及絕緣導(dǎo)線雷擊斷線故障率，因而絕緣橫擔(dān)在架空輸電線路中的用量逐漸增大[1,2]。

然而，現(xiàn)有的復(fù)合絕緣橫擔(dān)端頭金具仍需通過綁扎線固定絕緣導(dǎo)線，如圖1 所示。綁扎流程繁瑣、幫扎線防腐性較差和綁扎步驟因人而異的問題依然存在，并且受長時(shí)間的鹽霧腐蝕或風(fēng)振應(yīng)力腐蝕，綁扎線依然存在損傷導(dǎo)線絕緣層的問題，這給配網(wǎng)線路的運(yùn)維工作帶來了巨大挑戰(zhàn)。為了配合絕緣橫擔(dān)的大面積推廣應(yīng)用，避免由于綁扎線固定造成的絕緣線損傷，提高架空線路的安全系數(shù)。因此，一種配合絕緣橫擔(dān)的壓接型快速鎖緊固定線夾的研制具有一定的現(xiàn)實(shí)意義[3-6]。

圖1 復(fù)合絕緣橫擔(dān)及綁扎固定方式

2 方案設(shè)計(jì)

基于以上問題，新型絕緣導(dǎo)線固定線夾改變了傳統(tǒng)的綁扎固定方式，提出了一種兼具可壓接性和可調(diào)節(jié)性特點(diǎn)的快速鎖緊固定線夾，不僅安裝過程簡單、結(jié)構(gòu)可靠，而且能很好的保護(hù)導(dǎo)線絕緣層，提高絕緣導(dǎo)線的使用壽命。

2.1 結(jié)構(gòu)與功能

架空絕緣導(dǎo)線快速鎖緊固定線夾結(jié)構(gòu)組成如圖2 所示，主要由線夾本體、線夾蓋板、橡膠墊、拉環(huán)和銷軸組成。線夾本體和線夾蓋板通過銷軸連接，線夾蓋板可繞線夾本體自由翻轉(zhuǎn)；拉環(huán)一端轉(zhuǎn)動(dòng)固定于線夾本體內(nèi)，另一端配合線夾蓋板上的線槽；上、下橡膠墊分別放置在線夾本體和線夾蓋板的槽內(nèi)，通過拉環(huán)和線夾蓋板的配合，實(shí)現(xiàn)橡膠墊夾緊絕緣導(dǎo)線的目的[7,8]。

圖2 快速鎖緊固定線夾

該型固定線夾主要有如下特點(diǎn)：①線夾本體和線夾蓋板采用鋁合金鑄造而成，在滿足抗拉強(qiáng)度的同時(shí)，還具有較高的延展性；②拉環(huán)一端轉(zhuǎn)動(dòng)固定于線夾本體上，另一端卡入線夾蓋板上的線槽內(nèi)；③通過拉環(huán)適配線夾蓋板上不同的線槽，實(shí)現(xiàn)夾緊JKLYJ-10-150、JKLYJ-10-185 和JKLYJ-10-240 三種規(guī)格絕緣導(dǎo)線的目的；④線夾本體一端通過鉸鏈銷與線夾蓋板連接，另一端通過壓接與絕緣橫擔(dān)固定；⑤通過線夾本體和線夾蓋板擠壓橡膠墊，使達(dá)到握緊絕緣導(dǎo)線的目的。

2.2 理論計(jì)算與數(shù)值分析

參照國家電網(wǎng)公司配電網(wǎng)工程《10 kV 架空絕緣線路絕緣橫擔(dān)典型布置方案》標(biāo)準(zhǔn)相關(guān)內(nèi)容，如表1 所示，絕緣橫擔(dān)的強(qiáng)度值按照控制工況下導(dǎo)線垂直載荷標(biāo)準(zhǔn)值的3 倍進(jìn)行校核。針對JKLYJ-10-240 絕緣導(dǎo)線，橫擔(dān)垂直檔距按100 m 計(jì)算，得到的絕緣橫擔(dān)垂直載荷值為6 135.75 N，所以該新型固定線夾的垂直載荷值不小于6 135.75 N。此外，考慮到絕緣橫擔(dān)的彎曲破壞負(fù)荷為12 kN 左右，本著棄線保桿原則，釋放導(dǎo)線拉力從而保護(hù)電桿，該新型固定線夾的垂直載荷值不宜過大。

表1 10 KV 架空線路導(dǎo)線垂直載荷表

考慮到ZL102 的壓接延展性較差，壓接易開裂，因而該固定線夾采用ZL101A 鋁合金鑄造成型，兼具較高的抗拉強(qiáng)度和較好的延展性，經(jīng)熱處理后的鋁合金抗拉強(qiáng)度值為275 MPa。數(shù)值模擬共分析兩種工況：①在線夾本體線槽內(nèi)施加6 135.75 N；②在線夾本體掛環(huán)上施加2 863.35 N；

由圖3 和圖4 的分析結(jié)果可知，兩種工況下的線夾本體危險(xiǎn)截面位置相同，均為圖中紅色高亮部位。通過數(shù)值模擬發(fā)現(xiàn)，在工況一條件下，線夾本體紅色高亮部位的最大應(yīng)力值為258 MPa，小于線夾抗拉強(qiáng)度值275 MPa；在工況二條件下，線夾本體紅色高亮部位的最大應(yīng)力值為65.8 MPa，計(jì)算出的安全系數(shù)值為4.2，滿足鑄件的安全系數(shù)1.6~2.5。所以，該型固定線夾本體尺寸滿足設(shè)計(jì)要求。

圖3 工況一條件下數(shù)值分析結(jié)果

圖4 工況二條件下數(shù)值分析結(jié)果

3 實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證

3.1 順線握力試驗(yàn)

架空絕緣導(dǎo)線固定線夾的作用，除了把絕緣導(dǎo)線固定在絕緣橫擔(dān)上，防止絕緣導(dǎo)線的脫落。此外，還應(yīng)該具有一定的握力，防止絕緣導(dǎo)線發(fā)生軸線方向上的串動(dòng)。

如圖5 所示，為固定線夾對絕緣導(dǎo)線的順線握力試驗(yàn)，針對三種規(guī)格絕緣導(dǎo)線，拉環(huán)分別安裝至線夾蓋板上的對應(yīng)線槽上。如表2 所示，為固定線夾分別裝夾三種規(guī)格絕緣線對應(yīng)的順線握力值。

表2 握力測試結(jié)果

3.2 垂直載荷試驗(yàn)

固定線夾除了握緊絕緣線，還需要承受絕緣導(dǎo)線的自重和臺(tái)風(fēng)對于導(dǎo)線的載荷，線夾強(qiáng)度的可靠性直接關(guān)系到輸電線路的安全穩(wěn)定運(yùn)行，根據(jù)國家電網(wǎng)公司配電網(wǎng)工程相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求，固定線夾本體的垂直載荷值應(yīng)不小于6 135.75 N，才能滿足該型固定線夾的實(shí)際使用。

如圖6 所示，為固定線夾垂直載荷試驗(yàn)圖，線夾一端壓接固定在絕緣橫擔(dān)上，另一端將6135.75N 力緩慢施加在線夾的掛環(huán)位置，檢查線夾本體是否發(fā)生斷裂，并持續(xù)增大壓力直至線夾本體處斷裂，從試驗(yàn)照片上看，線夾本體的斷裂部位與軟件的數(shù)值模擬分析結(jié)果一致。表3為該型固定線夾本體的3組垂直破壞載荷試驗(yàn)值，從數(shù)值上看均滿足強(qiáng)度設(shè)計(jì)要求。

3.3 水平載荷試驗(yàn)

固定線夾通過壓接固定在絕緣橫擔(dān)上，在保證不開裂的前提下，還需要保證一定的壓接握力值，防止絕緣導(dǎo)線在強(qiáng)風(fēng)載荷及振動(dòng)的情況下發(fā)生線夾脫離絕緣橫擔(dān)的情況。該實(shí)驗(yàn)中固定線夾壓接端施加壓力值為7.5 MPa，并保壓6 s，根據(jù)實(shí)際使用情況及設(shè)計(jì)要求，固定線夾壓接端的壓緊力應(yīng)不小于20 kN。

如圖7 所示，為固定線夾水平載荷試驗(yàn)圖，在絕緣橫擔(dān)兩端分別壓接一個(gè)固定線夾，線夾一端固定，另一端緩慢施加20 kN 的拉力，檢查線夾本體壓接端與絕緣橫擔(dān)是否發(fā)生相對位移，并持續(xù)增大拉力直至線夾本體處脫離絕緣橫擔(dān)。表4 為該型固定線夾本體的3 組水平載荷試驗(yàn)值，從數(shù)值上看均超過設(shè)計(jì)值20 kN，滿足設(shè)計(jì)和使用要求。

表4 水平載荷試驗(yàn)測試結(jié)果果

圖7 固定線夾水平載荷試驗(yàn)圖

4 結(jié)論

1）新型壓接型快速鎖緊固定線夾配合絕緣橫擔(dān)使用，可大幅增加爬電距離和干弧距離，有效提升10 kV 配電線路的防雷水平和防閃絡(luò)能力，為沿海鹽霧腐蝕地區(qū)的絕緣橫擔(dān)進(jìn)一步推廣應(yīng)用提供了重要保障；

2）新型固定線夾本體和蓋板均由ZL101A+1050A混合鋁合金鑄造成型，考慮到導(dǎo)線自重、風(fēng)載荷和覆冰載荷的因素，同時(shí)本著棄線保桿的原則，線夾本體壓接后具有足夠握著力的同時(shí)，其垂直破壞載荷值應(yīng)介于（6.2 ～9.0）kN 之間；

在保證線夾本體足夠抗拉強(qiáng)度的同時(shí)，兼具較好的壓接延展性，確保線夾具有足夠的橫擔(dān)握緊力和抗彎性；

3）通過線夾拉環(huán)與線夾蓋板不同線槽的配合，可達(dá)到適用JKLYJ-10-150、JKLYJ-10-185 和JKLYJ-10-240三種規(guī)格絕緣導(dǎo)線的目的，并且線夾通過橡膠墊夾緊絕緣導(dǎo)線，可有效避免對導(dǎo)線絕緣層的損傷。