悬挂金具S

概念

悬挂金具是用来将高压输电电缆固定在空中索链上的关键部件，并在风吹、雨淋、日晒的恶劣环境下使用。因此对使用材料的要求就非常严格。对使用的材料既要求具有良好的物理机械性能、热性能、化学性能外，还要具有优良的电性能。

悬挂金具的创新特点与推广使用价值研究

输电线路需要在野外长期暴露，有着不断变化的现场运行环境，以南方温湿热带、亚热带季风气候地区为例，外部环境的污染作用下，容易出现污闪跳闸问题，对线路运行的安全性和稳定性造成较大影响。为了对线路绝缘子经过区域的污秽情况了解，对关键防污数据充分掌握，会将模拟串绝缘子悬挂于杆塔上，借助于模拟绝缘子串表面的污秽程度，来对环境污染等级合理确定，对电力系统防污工作方案合理制定等。在过去很长一段时期内，高压输电线路采取这样的方法安装模拟绝缘子：在无专用悬挂金具的情况下，在靠近运行绝缘子串0.5米处导线横担用10#铁线绑扎球头挂环，将4片绝缘子通过球头挂环连接。经过一段时间的运行后，剪断铁线，取下模拟绝缘子串，采样时则利用清水清洗的办法，之后采取上述方法安装悬挂绝缘子串。在一些其他情况下，部分地区也会在杆塔上，借助于盐密取样巾对铁线绑扎的绝缘子串进行擦拭，实践研究表明，本种擦拭取样需要在高空上开展，测量结果容易出现较大的偏差，存在诸多弊端，且安全隐患较大；线路具有较为复杂的运行环境，十分容易锈蚀断开铁线，进而坠落绝缘子，威胁到人们安全；且如果断开铁线，会减小线路绝缘距离，进而有线路短路放电问题出现。针对本种情况，研制出了一种操作简单、安装拆卸方便、安全可靠的模拟绝缘子串悬挂金具。

模拟绝缘子串悬挂金具的创新特点

模拟绝缘子串悬挂金具，可以用于悬挂上方装有球头挂环的模拟绝缘子串，其主要由卡合手柄、挂钩体两部分组成。其中：挂钩体上端为用于将该金具固定的紧固机构，下端为挂钩本体，挂钩本体可以是鱼钩状或者鹰钩状均可；卡合手柄包括卡头以及操作杆，卡头朝背离操作杆方向延伸设有限位卡舌，卡合手柄与挂钩体铰接。为了使之更加安全可靠，该金具还设置了安全插销机构，所述安全插销机构包括：在所述挂钩本体侧壁开设的贯穿通孔，在该通孔内设置的安全销以及设置在卡头下部侧壁与所述安全销相适配的凹槽，所述安全销穿过该通孔插入所述凹槽。

采用以上结构的悬挂金具安装模拟绝缘子串时，将模拟绝缘子串吊运至与金具位置相对应处，推动处于模拟绝缘子串上方的球头挂环，使其进入挂钩本体中，释放模拟绝缘子串，在重力的作用下，模拟绝缘子串处于挂钩本体内；通过沿逆时针方向旋转卡合手柄一端的操作杆使挂钩本体的自由端间距小于悬挂轴的直径，故悬挂轴无法从挂钩本体中脱离处，从而模拟绝缘子串被牢牢固定在挂钩本体内；当需要拆卸模拟绝缘子串时，只需拔掉锁紧销，通过顺逆时针方向旋转卡合手柄一端的操作杆使挂钩本体的自由端间距大于悬挂轴的直径，使悬挂轴可以从挂钩本体中脱离处，从而模拟绝缘子串从挂钩本体内拆卸出来。

在安装模拟绝缘子串时，其上方的悬挂轴首先与推离唇上表面相接触，释放模拟绝缘子串，模拟绝缘子串将沿着挂钩本体内的弧面滑行，因模拟绝缘子串的质量相对卡合手柄的质量大很多，从而带动推离唇向后运动，则使得卡合手柄旋转进而使得限位卡舌的前端朝挂钩本体的自由端移动，使得限位卡舌自动将悬挂轴固定在挂钩本体内，即完成了对模拟绝缘子串的安装，当然为了使得更加安全当然也可以在卡合手柄与挂钩体之间插入安全销。总之，能够方便快捷的进行模拟绝缘子串的安装与拆卸，鲁棒性强，同时适用性广、安全可靠。

模拟绝缘子串悬挂金具的推广使用价值

本种模拟绝缘子串悬挂金具具有操作简单、安装拆卸方便、安全可靠等优势，同时本种产品也填补了市场上没有专用的模拟绝缘子串悬挂金具的空白。本金具在前期设计过程中，将大量铁塔横担资料收集整理过来，铁塔结构不需要改变，就能够将金具安装于不同型号的角钢上；且设计过程中，也将每年需要拆卸模拟绝缘子串的情况给纳入考虑范围，结合实际情况，合理运用了杠杆原理，保证可以方便快捷的拆装绝缘子，节约了时间和精力，人工效率得到提升；同时，科学设计了锁紧销，线路安全运行得到保证。由于使用该专用金具可以避免传统的通过铁丝绑扎U型螺栓带来的运行安全隐患，提高了线路的的可用系数。统计使用该金具在一次完整的拆装模拟绝缘子过程可以发现，相较于传统安装方式，整体作业时间能够减少20-25分钟左右，线路停电时间得到缩短，送电量得到提高，经济效益及社会效益都比较显著。

推广应用前景

进入新时期后，随着环境污染的日益严重，电力线路模拟绝缘子盐密监测点将会大量增加，该金具在作业时缩短停电时间的优势将会特别明显，创造的经济及社会效益将非常可观。以某电力局为列，其所辖线路共安装模拟绝缘子串74串，每年的停电检修都需要进行盐密采样，采用本项目研发的模拟绝缘子串悬挂金具，一次完整的拆装模拟绝缘子过程中，比传统的安装方式少用20-25分钟（约0.42小时）的作业时间，则一年节约的停电时间约为74×0.42h=31.08 h。若在公司进行全面推广，节约的停电时间更是非常可观，创造的经济效益是非常巨大的，因此具有广阔的市场前景。

架空地线连接金具熔断掉落事故的预防

输电线路的架空地线处在带电导线的交变电磁场内，感应电压与带电体间的距离成反比，当架空地线与带电体的间距一定时，地线上的感应电压与带电导线的平行长度和输送电流成正比。直接接地的架空地线锚固及悬挂点上既承受地线机械荷载，又引导感应电流入地。铁路牵引站外终端塔的构架档架空地线松弛架设，当架空地线与杆塔、构架挂点处的张力小而致使接触电阻增大，常年通过大小不等的接地感应电流时，会发生耐张悬挂连接金具发热熔断掉线事故，应落实防范措施。

输电线路事故状况

图1 架空地线悬挂张力仅是其自重

2012年10月28日，桥铁2Q28线跳闸，V相故障，线路保护无重合装置，第一套保护零序Ⅰ段、距离Ⅰ段保护动作，第二套保护距离Ⅰ段保护动作。故障后巡查发现，桥铁2Q28线33号终端塔牵引站构架档左侧架空地线耐张连接的U型环被感应电流烧损断裂，架空地线掉落在牵引站V相导线上，牵引站内构架复合绝缘子的均压环电弧烧伤受损。

事故原因分析

图2 U型环感应电流电弧烧损痕迹

图 3 地线耐张钢锚、U型挂环被感应电流电弧烧损、烧熔断掉落

故障线路的架空地线与杆塔直接接地，由于地线处在带电导线的交变电磁场内，接地感应电流通过连接金具入地。输电线路常规架设的架空地线与杆塔锚固或悬挂的金具即要承担机械拉力，又要通过感应电流。本次故障线路的终端塔进牵引站构架间的架空地线为松弛架设，地线的设计最大张力为4 kN，铁路电气化牵引站内的构架采用独立竖立的钢架，结构单薄，施工架设的架空地线张力远小于设计张力值。线路终端塔地线悬挂点高约33 m，牵引站构架独立支柱地线挂点高约20 m，构架档距为20 m。构架档的架空地线张力为地线的自重（见图1）。在事故停电更换中，塔上作业人员能用单手轻松地将构架档地线拉起，估计地线张力约在300～600 N，远未达到设计要求的构架档地线张力。设计认为架空地线与杆塔（构架）直接接地，因此导体地线LGJ-70/40钢芯铝绞线的耐张线夹引流板与杆塔没有直接相连，见图1中箭头指向。极松弛架设的地线挂点金具与塔身接触电阻大，通过接地感应电流后放电发热严重，图2是U型环通过感应电流后烧损痕迹。

电气化铁路牵引站采取特殊的2相供电方式，输电线路输送的负荷时大时小，管辖区段每天上、下行的客车、货车近400趟，高峰时段每小时达20多趟。当列车通过管辖区段时，负荷电流瞬间剧增至上百安倍，致使架空地线上的感应电流剧增，因线路架空地线是铁金具直接接地，松弛悬挂即接触电阻大的耐张锚固悬挂点金具连接处的接地感应电流也忽大忽小，在长达6年时间内重复产生接地放电电弧，最后导致连接金具的U型环烧损而掉线（见图3）。

研究结论

图4 架空地线与塔身间由导线引导感应电流入地

（2）电气化铁路牵引站的输电线路上的负荷电流随通过列车而变化剧烈，架空地线上的感应电压也随之变化，致使架空地线悬挂接地点的感应电流也随着变化，由于进变电站构架档的地线为极松弛架设，地线张力远小于设计值，架空地线耐张线夹锚固金具承担的机械受力不大，铁制悬挂金具与塔身直接连接时接触电阻较大。

（3）为减小接触电阻，该构架档耐张引流板使用专用连接导线可靠连接，另一侧用连接螺栓或并沟线夹夹卡固定在塔身上（见图 4），改变了故障前由铁制地线耐张悬挂金具承担架空地线感应电流的状况，可以避免再次发生类似故障。