输电线路悬垂线夹凸轴磨损原因分析及防止对策

高 巍，张 威

湖北工业大学，湖北武汉 430064

悬垂线夹是在直线杆塔上提着导、地线，经绝缘子串或金具与杆塔的横担相连。在以往的设计中，没有对悬垂线夹凸轴的耐磨性有足够的认识，其中赤峰供电公司在元大线、大东线两条线路上共发现126 基杆塔的线夹有磨损情况，磨损程度大于5mm 的线夹达18 个之多，其中磨损最严重的线夹∮16mm 凸轴，已磨损掉12mm，也是仅剩4mm。

各单位纷纷研究制定对策，如赤峰供电公司先后采取了加装联接金具延长连接距离、及加厚线夹挂板等措施；锦州供电公司采取了在凸轴上涂二硫化钼、对刮板进行低温淬火热处理等措施；朝阳供电公司与东北电力设计院、四平线路器材厂则联合对此问题进行了深入的研究，通过不同结构、不同材质的中心回转式悬垂线夹与85 型线夹之间的对比耐磨试验，通过对悬垂线夹的材质及结构的改进，提高了线夹凸轴的耐磨性，延长了线夹的使用寿命。

1 XGU 型悬垂线夹磨损原因的分析

1）气象条件及地理位置的影响。磨损严重的或磨损速度较快的杆塔均位于风口或空旷平坦气流流动通道畅通地带。如赤峰供电公司元大线的大乌段，位于巴林草原及西拉木伦河两岸，年平均风速3.4m/s，接近导、地线振动的起振条件；全年六级以上大风天气最高达106 天。因此，该地区送电线路的架空地线线夹磨损数量较多，磨损程度较重；

2）塔位两侧档距及高差的影响。由于杆塔两侧档距及高差较大，当导、地线受到水平风压时，大档距侧受风压较大，导、地线张力变化较大，而档距较小一侧则变化较小，线夹两侧由此产生不平衡张力，使线夹除了横向偏移外，还使线夹挂点产生顺线路方向的偏移（与铅垂线不在同一直线上）；

3）线夹结构本身原因所致。线夹船体的材质是可锻铸铁，挂板材质是普通钢板，两种硬度不同的材质在一起受力连接，磨损速度肯定也不一样；

4）悬垂串短。当线夹挂点顺线路方向偏移时，由于悬垂串较短，线夹偏移角度较小，而线夹凸轴磨损弧长较悬垂串长的磨损弧长要大得多，磨损程度也重得多；

5）杆塔类型的因素，塔身刚度大的塔型，磨损程度较轻；塔身刚度小的则重一些；

6）从观察结果看，平均风速在5m/s 左右时，线夹就出现明显的横向及纵向偏移，随风速的递增，摇摆幅值增大。纵向位移的频率基本是保持在每分钟8 次左右。以元大线的大乌段所经地区的气象条件计算，每年有100 天风速达到5m/s 以上，则线夹每年偏移次数不应少于1152000 次；

7）XGU 线夹承受的力是通过线夹本体两侧凸出的回转轴与平行挂板传递的，该轴既是转动轴又是承力轴，线夹本体材质为可锻铸铁，挂板材质为普通钢板。由于铸造工艺的要求，线夹的回转轴为拔稍型，即靠近根部略粗，端部稍细。挂板孔是冲压加工成型，新旧模具在冲压挂板孔时要求孔径必需满足公差要求，但所冲出的孔径却略有差别，由于两侧孔径大小尺寸不同，将使得一侧孔边缘较另一侧略显锋利，如果这一侧靠近回转轴根部安装，即使悬垂串在无凤的状态下，挂板与回转轴也处于点连接（正常为线接触），点接触在电力金具组装设计中是最为忌讳的；

8）悬垂串虽然是由几个部件组装而成，但其线夹部件的磨损问题却是相当复杂。磨损的程度、速率等与地理环境、气象条件、档距、高差、串长等因素都有密切的联系。当其它条件相同时，部件数量少的悬垂串，铰接点个数少，整串的自由度小，外界施加在导线上的动能不易被分解，外力近乎直接作用在线夹回转轴与挂板的连接点上，导致悬垂串上的线夹磨损严重。

2 防止对策

通过对XGU 线夹磨损原因的分析可知，为了尽量减少或避免线夹的磨损，线路设计时其路径应尽量远离导、地线易引起振动的地区及风口，档距应尽量均等。但由于地理位置及气象条件是自然因素，非人力可以改变。因此，减少磨损防止对策的重点在改进材质和连接方式，其防范措施主要有：

1）增加线夹回转轴的硬度，使其耐磨性能增强。此种方法的缺点是处理工艺要求高；

2）采取加装联接金具延长连接距离，增加铰接点个数，减少挂板与回转轴的摩擦弧长，在各个交接点分解电线的动能。我公司当时采取了此种防磨措施，目前运行状态良好。此种方法的缺点是受塔形及塔头空气间隙限制，当联接金具串过长时易产生其他金具或架空地线与塔身磨损的现象；

3）增加线夹挂板与回转轴的摩擦面积。使接触面的正压力降低，我公司也采取了此种防磨措施，研制加粗回转轴的线夹及加厚的线夹的挂板，目前运行状态良好。此种方法的缺点是需要厂家专门加工且达不到根本解决问题的目的；

4）采用提包式悬垂线夹。此种线夹是四平线路器材厂、东北电力设计院和朝阳供电公司共同研制和开发的，此种线夹采用上杠式的线夹主体，线夹主体下面的销轴孔通过销轴与线夹挂环进行铰接，与XGU 型线夹相比较，此种线夹增加了线夹回转轴及与之配合的孔之间的摩擦面积，减小了线夹本体与现价回转轴之间单位面积的表面压力。我公司在对于已磨损的线夹，全部更换了此种线夹，为我公司设备的安全运行打下了基础。

3 结论

鉴于架空输电线路一般所处地区的气象条件及地理因素都在郊外、山区，故建议将所辖的220kV 及以电压等级的送电线路全部安装耐磨线夹，同时在新建线路的初设审查阶段就把解决地线线夹磨损及地线断股等作为重要问题来考虑，使用具有科技含量的新材料，以保证电网的安全可靠运行。

[1]李博之.500kV输电线路施工技术[M].北京：中国电力出版社，1999.

[2]胡毅.影响送电网安全运行的有关问题及对策[J].高电压技术，2005.

[3]国家电网公司十八项电网重大反事故措施[Z]，2012.