1000kV交流特高压输电线路配套金具的研发

李凤和

(中国电建集团四平线路器材有限公司，吉林 四平 136001)

本次研制的主要内容包括悬垂绝缘子串及其配套金具、耐张绝缘子串及其配套金具、八分裂导线阻尼间隔棒、硬跳线装置的研制。

1 导线悬垂绝缘子串金具的结构设计

根椐工程的技术条件及工程需要，我们研制了1×420kN单联悬垂串、2×300kN和2×420kN双联悬垂串、2×300kN、2×420kN和4×300kN的V型悬垂串共六种悬垂串。

1.1 导线悬垂串的电气性能研究

在特高压线路中，导线悬垂串的电气性能主要考虑绝缘子串的电压分布、金具的电晕及无线电干扰。我们采用的方法是在导线悬垂串上加装均跑道型均压环及屏蔽环。

经计算，采用跑道型均压环或蔽环时，管直径取值为100-120mm比较合适。

我们设计了120mm管直径的均压环，试验结果证明，采用防晕型的悬垂线夹，三种串型都不需要屏蔽环。

从试验结果看，均压环位置对电压分布有着明显的影响，最佳的位置是均压环应和高压端的第三片绝缘子水平。

1.2 悬垂绝缘子串的机械性能研究

八分裂联结类金具和一般线路金具大体是相同的，但受力状态要比一般线路复杂，要具有较好的耐疲劳性能、抗冲击性能、相对灵活性能，在联结类金具设计中，我们根据每个金具的受力特点、状态进行了详细的研究，选择了最可靠的材料和制造方法。

1.3 悬垂线夹的设计研究

悬垂线夹的设计研究是悬垂金具串研究的重点，在试验中我们设计了两种防晕型悬垂线夹，一种是提包式，一种是中心回转式。

在大跨越悬垂串中，使用的悬垂线夹加大了悬垂线夹的曲率半径以降低线夹出口处的应力，悬垂线夹采用曲率半径是导线直径的12倍，结构采用提包式。

2 导线耐张金具串的结构设计

针对本工程，导线耐张金具串设计了三种串型，2×550kN水平排列双联绝缘子耐张串、3×400kN水平排列三联绝缘子耐张串、4×300kN水平排列四联绝缘子耐张串。

2.1 导线耐张金具串的电气防护

导线耐张金具串的均压环和屏蔽环的设计，管直径为100mm-120mm。为便于安装，部分采用了开口式。

2.2 导线耐张的结构设计

我们设计了以下三种导线耐张串：

（1）两联绝缘子采用双挂点型式。

（2）三联绝缘子为保证受力均衡，三联耐张金具串设计为三个挂点，三联耐张金具串联接采用特殊的组合联板。

（3）四联耐张金具串，我们设计了双挂点，四联绝缘子通过二联板合并为二个受力点。

三种串形都是通过联板合并为二个受力点，两个受力点能通过挂线联板把导线分裂成为正八边形。

挂线的联板我们采用分体联板是采用联板组合，先由二变四，再由四变八形成八个挂点，金具零件多、单件重量轻、施工方便。

2.3 连塔金具

在联结金具中连塔金具至关重要，因为它是绝缘子串中的第一个金具，在链式结构中，它承受的载荷最高，所受的风摆和振动磨损最大，我们把这个金具提高一个荷载等级以提高它的可靠性。本工程设计了耳轴挂板和GD型挂点金具两种连塔金具的连接方式（包括与连塔金具相连的U型挂环）。

2.4 耐张线夹

耐张线夹的主体为整锻式，引流板设计了双面加强筋，完全解决了引流板的焊缝裂纹及引流板的断裂问题。设备线夹锻造成双板式，增大了引流板的强度，提高了接线板载流面积，避免了运行时端子板发热现象的发生，消除了隐蔽故障点。

3 八分裂阻尼间隔棒的研制

间隔棒是架空线路中的一个重要部件，数量之多、造价之高是其它金具无法相比的，一旦间隔棒出现问题，经济损失是十分巨大的。

3.1 间隔棒的整体结构

本次设计的间隔棒仍采用双框架，握持导线线夹采用了带橡胶胶瓦的握手式结构，阻尼关节安装多个圆形胶柱。这种结构的安全性已在多条超高压线路运行中得到了证实。

3.2 线夹的防电晕设计

在间隔棒的设计中，我们充分利用了八分裂导线对间隔棒夹的的屏蔽作用，并在此前提下，加大了间隔棒夹头边角圆弧的曲率半径，并对夹头外侧表面提出了光洁度的要求。

3.3 夹头性能要求

间隔棒夹头垂直方向摆动范围和顺线方向摆动范围大于等于±15°,间隔棒线夹长度为140mm。

4 硬跳线的设计研究

4.1 硬跳线的结构型式

本次项目中，我们对铝管式钢性跳线和骨架式钢性跳线都进行了研制。

4.2 铝管跳线钢性跳线

铝管式钢性跳线的主要结构是中间采用二根水平间距为600mm的铝管，铝管两侧采用与线相同的八分裂导线与耐张串引流相连串相连，二根铝管中间采用特制的可悬吊铝管间隔棒挂起，采用铝管间隔棒支撑。铝管两侧采用四变一线夹与八分裂导线相连。特制的可悬吊铝管间隔棒可加装配重块，用以调节跳线的风偏。用于直跳或转角小的内相和外相时采用拉杆式结构铝管跳线结构，用于中相或转角大的外相时采用悬吊式铝管跳线结构。

（1）主跳线部分。①本次研制中我们 采用了13.5米长度的铝管。②铝管外径150mm，内径136mm，单位重量8.5kg/m，截面积3144mm2③铝管材料选择合金铝管，牌号为LF21-Y。④铝管的连接端子铝管要与软跳线相连，铝管端头要有连接端子，连接端子的设计，不仅要具有防电晕要求，更要有较好过流性能。这次的设计是把连接端直接套在铝管上进行焊接。

（2）软跳线部分。软跳线部分需要一端与铝管相连，一端与耐张线夹相连，为方便施工和调节长度，本次设计采用多个线夹，为获取满意的成形效果，在软跳线部分我们设计了变径的跳线间隔棒。

4.3 骨架式钢性跳线（又称鼠笼跳线）

骨架式钢性跳线又称鼠笼跳线，有二种结构型式。

骨架式钢性跳线是在跳线的八分裂导线中心设计一外钢性的水平支撑物，采用多个特制的固定在水平支撑物上的间隔棒保持跳线的间距各弧垂。与铝管式钢性跳线相比，整体造价低，引流导线在两侧耐张串引流间没有断开点，可靠性高，但整体形状没有铝管式钢性跳线美观，特别是用在中相跳线时。

（1）骨架的设计。骨架的材料我们采用了钢管，φ152/132的无缝钢管。为运输方便，骨架采用了多段的组合，每段通过法兰盘连接。采用这样的结构后，骨架的各方向的性能一致，迎风阻力小，易于安装。

（2）支撑导线的间隔棒。在骨架跳线设计中，我们并没有再设计跳线间隔棒，是用导线间隔棒支撑跳线，原因有两点，一是骨架跳线是用绝缘子和拉杆进行悬挂的，主跳线部分的软导线不承受间隔棒重量。二是导线间隔棒的性能优于跳线间隔棒，有利于运行的安全。

（3）中相跳线的改进。单回路的中相跳线中，因为耐张串悬挂点位于铁塔中间，骨架式钢性跳线安装在侧向，基水平支撑物高于挂点的集团，耐张串引流线与钢管骨架水平支撑物不在同一竖直平面内，在连接处引流线曲率较小，容易出现电晕问题。为解决这一问题，我们在中相跳线的两端增加的转角结构。

4.4 硬跳线的风偏控制

我们采用在水平支撑物上增加配重的办法，控制跳线的风偏。经计算，骨架式跳线系统需增加配配重800kg，铝管跳线系统需增加配配重960kg，满足跳线系统最大风偏角30°的要求。