一种防止架空输电线路舞动的通用联结金具研究

郭雷岗 董雪峰 甄荣

摘 要：针对我国输电线路舞动灾害严重的现状，针对目前使用的联结金具存在的缺点和薄弱环节，开发了一种通用便携式联结金具连接装置。联结金具采用新材料和耦合的方法，有效提高了硬件的机械强度和能量释放效果，改善了其受力状态，从而提高了耦合硬件的运行安全性和使用寿命。

关键词：输电线路;联结金具;通用便携;运行安全

中图分类号：TM726.3 文献标识码：A 文章编号：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

我國是架空输电线路舞动灾害最严重的国家之一，各种不同电压等级的线路都会发生舞动事故。近年来，随着电网规模不断扩大和多种灾害气候的影响，架空输电线路舞动灾害的频率和强度显著增加。尤其是年后，几乎每年都会发生严重的线路舞动事故。线路舞动事故不仅会造成输电线路电气故障，还会造成螺栓松动、脱落、线路配件损坏、线路损坏和杆塔材料损坏等严重的机械事故。

随着配电线路的快速发展，电力配件的改革迫在眉睫，用新配件取代传统配件势在必行。根据国家电网公司配电网工程10kV配电变压器典型设计分部的要求，为实施配电网标准化建设，要坚持“安全可靠、自主创新、先进适用、统一标准、覆盖面广、提高效率”的方针[1]。为此，国网数通（北京）科技有限公司正准备研发新的系列产品，以满足电网线路的发展需求。新产品的研发采用新的扭矩压接技术，保持压接力不变，不损伤电线，不降低电线的性能和使用寿命，使施工简单、快捷、更加标准化，使整个平台面积更加均匀，施工工艺规范，施工速度快，施工质量大大提高。电力配件是连接和组合电力系统中各种设备、传递机械和电气负载的金属配件，在输变电工程中发挥着重要作用。产品质量不仅关系到电网的安全运行，也关系到人身和财产安全。

1 缆线舞动机理及危害

经过长期研究和总结，现在各国相关研究者都认为导线舞动本质上是一种由不稳定空气动力引起的现象，空气动力是非线性的。这种现象是输电线路在雨雪等特殊环境条件下形成不对称结冰，然后又由于导线附近强风作用形成的空气动力的激励作用，最后致使导线形成一种较低频率（0.1～3Hz），较大振幅（10m）的振动[2]。舞动过程是风与覆冰导线空气动力耦合后形成的驰振。导线舞动的发生主要与导线的非对称结冰、风激励以及线路本身结构和参数有关。从舞动被发现至今，专家学者创造了以下几种具有代表性的舞动理论：①以登·哈托格（Den Hartog）为代表的空气动力学理论;②以奥尼戈尔为代表的横向振动和扭转振动涡合理论;③惯性耦合机理;④稳定性舞动机理[3]。

架空输电线路舞动严重影响我国输电线路运行的安全性和可靠性，严重威胁着输电线路的正常运行。导线舞动造成的危害主要有以下几方面：①对线路设备造成极大损坏，导致绞线断裂和断线，导致导线线夹脱落和导线落地，严重时甚至会引发杆塔坠落事故;②对周围环境产生极大影响，由于导体和跨越物之间的电气距离不足，很容易发生对跨越物放电的现象;③威胁电网的安全稳定运行;④对电网的运行指标和安全指标造成严重影响。

2 金具装置原理及研制

本研究将压线螺栓的底部设计成倒U形结构，使压线部分与电缆保持较大的接触面积，提高电缆结构的稳定性，降低对联结区域导电性的影响，提高联结金具对不同规格电缆的适应性，使压线部分能同时兼容多种线径。该器件的侧剖图如图1所示。

鉴于此，本研究研制了一种电缆联结金具，以解决由压线装置与电缆的小范围接触引起的线路舞动。本文研制的电缆联结装置包括线缆卡座和压线螺栓。线缆卡座具有沿第一方向开设的螺栓槽，以及沿垂直于所述第一方向的第二方向开设的且贯穿所述螺栓槽底部的接线孔。压线螺栓包括与所述螺栓槽配合连接的螺栓主体，以及位于所述螺栓主体顶部的螺栓头和位于所述螺栓主体底部的压线部，所述压线部为倒置的“U”字型结构;所述压线螺栓装配在所述螺栓槽内，通过所述压线螺栓底部的压线部配合所述线缆卡座接线孔的底面对第一线缆形成夹持，并使所述第一线缆与倒置的“U”字型结构的压线部充分接触。

本研究中的电缆联结金具可以同时将2根或2根以上的电缆压接在联结孔中，实现多根电缆的电气联结。在实际应用中，压线螺栓只能由导体材料制成，其中心通孔能与压线部分共同联结地2根导线。同时，对电缆布线装置布线孔的两个端口进行倒角，以保证电缆在弯曲变形过程中不会受到孔壁切割的影响产生二次破坏。

该装置的压紧螺栓采用分体式组合结构，简化了压紧螺栓的结构复杂性，便于工件的加工制造。压线部采用具有弹性性能的金属片，在外力作用下可以调节压线部的开口尺寸，外力消除后，压线部的初始尺寸恢复;压线部被设计为弹性结构，其能根据实际挤压程度尽可能地与第一线缆保持充分接触，从而进一步稳定线缆布线装置中第一线缆的夹持结构。一般来说，该装置的防脱槽是多层结构，可以满足不同规格电缆的夹紧和锁定，防止电缆联结过于松散，从而防止舞动现象的发生。

3 金具装置创新性

①通用性强：与传统联结金具相比，该金具能涵盖所有电线规格，金具的压接标准和施工质量将得到全面提高。

②安装方便：采用新型铝合金扭矩螺栓和扭矩压板压紧导线。该设计思想符合成套设备的整体要求，不损坏导电电缆，夹紧力小，安装简单，支持带电操作，只需要拧动并引爆第一个螺母[4]。

③高性能展示：使用新型拼接硬件后，产品的通用性大大提高，克服了选择困难，降低了库存压力，同时解决了铜铝电缆过渡问题;压力连接采用新型扭矩压板螺栓，压力继电器力恒定，引线不损坏，结构简单、快捷、更加规范;设计了一种特殊的绝缘保护罩，达到完全绝缘和防触电的效果，同时具有防水和阻燃功能。

④“U”形结构：在更换方便的情况下，连接金具原有的刚性连接变为铰链连接或“U”形环连接，通过连接点的旋转运动，作用在连接金具上的力得到充分释放，减少了连接硬件各部分的应力冲击，避免了导线舞动对连接金具的损坏。

4 结论

针对10kV以下不同线径电缆的通用性，减少了不同线径电缆所需不同规格配件的限制。新产品的研发使该装置通用性强，采用新的扭矩压接技术，压接力恒定，不损伤电线，不降低电线的性能和使用寿命，施工简单、快捷、更加标准化，使用新连接件后，整个平台面积更加均匀，施工工艺标準化，施工速度快，施工质量大大提高[5-6]。标准化设计成本可控，标准化施工提高效率，缩短工期，节约施工成本，标准化设计理念，便于操作和维护，降低操作和维护成本，提高施工质量，降低故障率，提高用户满意度，大大提高经济效益和社会效益。

参考文献：

[1]宋铁创，李俊辉，张力方，等.特高压输电线路连接金具的高强度材料选型[J].中国新技术新产品，2019（7）：57-58.

[2]董罡.新型液压式金具连接长度与压强关系研究[J].山东电力技术，2018（12）：28-30.

[3]周明林.轻量化输电金具新工艺及高强钢多层板热成形研究[D].武汉：华中科技大学，2015.

[4]张龙祥.六分裂式相间间隔棒连接金具断裂分析及结构优化[J].太原：太原理工大学，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.