懸挂金具S

概念

懸挂金具是用來将高壓輸電電纜固定在空中索鍊上的關鍵部件，并在風吹、雨淋、日曬的惡劣環境下使用。因此對使用材料的要求就非常嚴格。對使用的材料既要求具有良好的物理機械性能、熱性能、化學性能外，還要具有優良的電性能。

懸挂金具的創新特點與推廣使用價值研究

輸電線路需要在野外長期暴露，有着不斷變化的現場運行環境，以南方溫濕熱帶、亞熱帶季風氣候地區為例，外部環境的污染作用下，容易出現污閃跳閘問題，對線路運行的安全性和穩定性造成較大影響。為了對線路絕緣子經過區域的污穢情況了解，對關鍵防污數據充分掌握，會将模拟串絕緣子懸挂于杆塔上，借助于模拟絕緣子串表面的污穢程度，來對環境污染等級合理确定，對電力系統防污工作方案合理制定等。在過去很長一段時期内，高壓輸電線路采取這樣的方法安裝模拟絕緣子：在無專用懸挂金具的情況下，在靠近運行絕緣子串0.5米處導線橫擔用10#鐵線綁紮球頭挂環，将4片絕緣子通過球頭挂環連接。經過一段時間的運行後，剪斷鐵線，取下模拟絕緣子串，采樣時則利用清水清洗的辦法，之後采取上述方法安裝懸挂絕緣子串。在一些其他情況下，部分地區也會在杆塔上，借助于鹽密取樣巾對鐵線綁紮的絕緣子串進行擦拭，實踐研究表明，本種擦拭取樣需要在高空上開展，測量結果容易出現較大的偏差，存在諸多弊端，且安全隐患較大；線路具有較為複雜的運行環境，十分容易鏽蝕斷開鐵線，進而墜落絕緣子，威脅到人們安全；且如果斷開鐵線，會減小線路絕緣距離，進而有線路短路放電問題出現。針對本種情況，研制出了一種操作簡單、安裝拆卸方便、安全可靠的模拟絕緣子串懸挂金具。

模拟絕緣子串懸挂金具的創新特點

模拟絕緣子串懸挂金具，可以用于懸挂上方裝有球頭挂環的模拟絕緣子串，其主要由卡合手柄、挂鈎體兩部分組成。其中：挂鈎體上端為用于将該金具固定的緊固機構，下端為挂鈎本體，挂鈎本體可以是魚鈎狀或者鷹鈎狀均可；卡合手柄包括卡頭以及操作杆，卡頭朝背離操作杆方向延伸設有限位卡舌，卡合手柄與挂鈎體鉸接。為了使之更加安全可靠，該金具還設置了安全插銷機構，所述安全插銷機構包括：在所述挂鈎本體側壁開設的貫穿通孔，在該通孔内設置的安全銷以及設置在卡頭下部側壁與所述安全銷相适配的凹槽，所述安全銷穿過該通孔插入所述凹槽。

采用以上結構的懸挂金具安裝模拟絕緣子串時，将模拟絕緣子串吊運至與金具位置相對應處，推動處于模拟絕緣子串上方的球頭挂環，使其進入挂鈎本體中，釋放模拟絕緣子串，在重力的作用下，模拟絕緣子串處于挂鈎本體内；通過沿逆時針方向旋轉卡合手柄一端的操作杆使挂鈎本體的自由端間距小于懸挂軸的直徑，故懸挂軸無法從挂鈎本體中脫離處，從而模拟絕緣子串被牢牢固定在挂鈎本體内；當需要拆卸模拟絕緣子串時，隻需拔掉鎖緊銷，通過順逆時針方向旋轉卡合手柄一端的操作杆使挂鈎本體的自由端間距大于懸挂軸的直徑，使懸挂軸可以從挂鈎本體中脫離處，從而模拟絕緣子串從挂鈎本體内拆卸出來。

在安裝模拟絕緣子串時，其上方的懸挂軸首先與推離唇上表面相接觸，釋放模拟絕緣子串，模拟絕緣子串将沿着挂鈎本體内的弧面滑行，因模拟絕緣子串的質量相對卡合手柄的質量大很多，從而帶動推離唇向後運動，則使得卡合手柄旋轉進而使得限位卡舌的前端朝挂鈎本體的自由端移動，使得限位卡舌自動将懸挂軸固定在挂鈎本體内，即完成了對模拟絕緣子串的安裝，當然為了使得更加安全當然也可以在卡合手柄與挂鈎體之間插入安全銷。總之，能夠方便快捷的進行模拟絕緣子串的安裝與拆卸，魯棒性強，同時适用性廣、安全可靠。

模拟絕緣子串懸挂金具的推廣使用價值

本種模拟絕緣子串懸挂金具具有操作簡單、安裝拆卸方便、安全可靠等優勢，同時本種産品也填補了市場上沒有專用的模拟絕緣子串懸挂金具的空白。本金具在前期設計過程中，将大量鐵塔橫擔資料收集整理過來，鐵塔結構不需要改變，就能夠将金具安裝于不同型号的角鋼上；且設計過程中，也将每年需要拆卸模拟絕緣子串的情況給納入考慮範圍，結合實際情況，合理運用了杠杆原理，保證可以方便快捷的拆裝絕緣子，節約了時間和精力，人工效率得到提升；同時，科學設計了鎖緊銷，線路安全運行得到保證。由于使用該專用金具可以避免傳統的通過鐵絲綁紮U型螺栓帶來的運行安全隐患，提高了線路的的可用系數。統計使用該金具在一次完整的拆裝模拟絕緣子過程可以發現，相較于傳統安裝方式，整體作業時間能夠減少20-25分鐘左右，線路停電時間得到縮短，送電量得到提高，經濟效益及社會效益都比較顯著。

推廣應用前景

進入新時期後，随着環境污染的日益嚴重，電力線路模拟絕緣子鹽密監測點将會大量增加，該金具在作業時縮短停電時間的優勢将會特别明顯，創造的經濟及社會效益将非常可觀。以某電力局為列，其所轄線路共安裝模拟絕緣子串74串，每年的停電檢修都需要進行鹽密采樣，采用本項目研發的模拟絕緣子串懸挂金具，一次完整的拆裝模拟絕緣子過程中，比傳統的安裝方式少用20-25分鐘（約0.42小時）的作業時間，則一年節約的停電時間約為74×0.42h=31.08 h。若在公司進行全面推廣，節約的停電時間更是非常可觀，創造的經濟效益是非常巨大的，因此具有廣闊的市場前景。

架空地線連接金具熔斷掉落事故的預防

輸電線路的架空地線處在帶電導線的交變電磁場内，感應電壓與帶電體間的距離成反比，當架空地線與帶電體的間距一定時，地線上的感應電壓與帶電導線的平行長度和輸送電流成正比。直接接地的架空地線錨固及懸挂點上既承受地線機械荷載，又引導感應電流入地。鐵路牽引站外終端塔的構架檔架空地線松弛架設，當架空地線與杆塔、構架挂點處的張力小而緻使接觸電阻增大，常年通過大小不等的接地感應電流時，會發生耐張懸挂連接金具發熱熔斷掉線事故，應落實防範措施。

輸電線路事故狀況

圖1 架空地線懸挂張力僅是其自重

2012年10月28日，橋鐵2Q28線跳閘，V相故障，線路保護無重合裝置，第一套保護零序Ⅰ段、距離Ⅰ段保護動作，第二套保護距離Ⅰ段保護動作。故障後巡查發現，橋鐵2Q28線33号終端塔牽引站構架檔左側架空地線耐張連接的U型環被感應電流燒損斷裂，架空地線掉落在牽引站V相導線上，牽引站内構架複合絕緣子的均壓環電弧燒傷受損。

事故原因分析

圖2 U型環感應電流電弧燒損痕迹

圖 3 地線耐張鋼錨、U型挂環被感應電流電弧燒損、燒熔斷掉落

故障線路的架空地線與杆塔直接接地，由于地線處在帶電導線的交變電磁場内，接地感應電流通過連接金具入地。輸電線路常規架設的架空地線與杆塔錨固或懸挂的金具即要承擔機械拉力，又要通過感應電流。本次故障線路的終端塔進牽引站構架間的架空地線為松弛架設，地線的設計最大張力為4 kN，鐵路電氣化牽引站内的構架采用獨立豎立的鋼架，結構單薄，施工架設的架空地線張力遠小于設計張力值。線路終端塔地線懸挂點高約33 m，牽引站構架獨立支柱地線挂點高約20 m，構架檔距為20 m。構架檔的架空地線張力為地線的自重（見圖1）。在事故停電更換中，塔上作業人員能用單手輕松地将構架檔地線拉起，估計地線張力約在300～600 N，遠未達到設計要求的構架檔地線張力。設計認為架空地線與杆塔（構架）直接接地，因此導體地線LGJ-70/40鋼芯鋁絞線的耐張線夾引流闆與杆塔沒有直接相連，見圖1中箭頭指向。極松弛架設的地線挂點金具與塔身接觸電阻大，通過接地感應電流後放電發熱嚴重，圖2是U型環通過感應電流後燒損痕迹。

電氣化鐵路牽引站采取特殊的2相供電方式，輸電線路輸送的負荷時大時小，管轄區段每天上、下行的客車、貨車近400趟，高峰時段每小時達20多趟。當列車通過管轄區段時，負荷電流瞬間劇增至上百安倍，緻使架空地線上的感應電流劇增，因線路架空地線是鐵金具直接接地，松弛懸挂即接觸電阻大的耐張錨固懸挂點金具連接處的接地感應電流也忽大忽小，在長達6年時間内重複産生接地放電電弧，最後導緻連接金具的U型環燒損而掉線（見圖3）。

研究結論

圖4 架空地線與塔身間由導線引導感應電流入地

（2）電氣化鐵路牽引站的輸電線路上的負荷電流随通過列車而變化劇烈，架空地線上的感應電壓也随之變化，緻使架空地線懸挂接地點的感應電流也随着變化，由于進變電站構架檔的地線為極松弛架設，地線張力遠小于設計值，架空地線耐張線夾錨固金具承擔的機械受力不大，鐵制懸挂金具與塔身直接連接時接觸電阻較大。

（3）為減小接觸電阻，該構架檔耐張引流闆使用專用連接導線可靠連接，另一側用連接螺栓或并溝線夾夾卡固定在塔身上（見圖 4），改變了故障前由鐵制地線耐張懸挂金具承擔架空地線感應電流的狀況，可以避免再次發生類似故障。