山區(qū)超高壓輸電線路地線金具的磨損研究

1、山區(qū)超高壓輸電線路地線金具的磨損研究唐波1楊2孟遂民11.三峽大學(xué)電氣與新能源學(xué)院湖北宜昌4430022.三峽大學(xué)機(jī)械與材料學(xué)院湖北宜昌443002摘要:針對(duì)山區(qū)超高壓輸電線路地線金具磨損的現(xiàn)象列出地線金具磨損信息分析磨損原因列出現(xiàn)有解決方法并提出了一種耐磨金具改進(jìn)方案供借鑒。關(guān)鍵詞:輸電線路地線金具磨損原因abstract:aimingatthewearingphenomenonofgroundwirehardwareofehvtransmissionlinesinthemountainousareasthewearinginformationofgroundwirehardwareisli

2、sted.thewearingreasonsareanalyzedtheexistingsolutionsarepresentedandanimprovementschemeofantiweargroundwirehardwareisproposedwhichprovidesareferenceforthesimilarengineer2ingproject.keywords:transmissionlinegroundwirehardwarewearingreason中圖分類號(hào):tm754文獻(xiàn)標(biāo)志碼:a文章編號(hào):1003-6954201101-0013-03由于超高壓輸電線路輸送距離往往較遠(yuǎn)

3、不可避免的要經(jīng)過眾多復(fù)雜的地形因此對(duì)山區(qū)輸電線路的監(jiān)測(cè)維護(hù)任務(wù)往往更加艱巨。近年來某地所維護(hù)的山區(qū)500kv輸電線路在運(yùn)行過程中相繼發(fā)現(xiàn)架空地線懸垂線夾船體掛軸及直角環(huán)磨損的危急缺陷而這種問題在東北、華北、湖北、青海、福建等地區(qū)均有發(fā)現(xiàn)反映了超高壓輸電線路地線金具結(jié)構(gòu)耐磨性能上尚存在一定的問題需要進(jìn)一步改進(jìn)和完善。下面首先列出了某地地線磨損統(tǒng)計(jì)情況分析了磨損的原因列出現(xiàn)有一些解決方法并提出了一種耐磨金具的改進(jìn)方案供借鑒。1地線磨損數(shù)據(jù)1.1磨損百分比統(tǒng)計(jì)通過某地統(tǒng)計(jì)的地線線夾磨損數(shù)據(jù)見表1可知地線掛軸磨損其最大磨損處達(dá)到70而u型環(huán)最大磨損處達(dá)到53都已經(jīng)大大超過了懸垂線夾的安全裕度遇到惡劣氣

4、象時(shí)隨時(shí)有發(fā)生斷線夾掉線的可能而這類故障通常都是永久性的事故輕則造成跳閘停電重則可能燒斷導(dǎo)線或避雷線嚴(yán)重威脅電網(wǎng)的安全。1.2磨損位置分布統(tǒng)計(jì)地線金具組合一般要求可以沿順線路和垂直線路方向靈活轉(zhuǎn)動(dòng)同時(shí)懸垂長(zhǎng)度以越短越好。線路中易產(chǎn)生磨損的xgu型地線懸垂線夾由u形螺絲與直角環(huán)連接直角環(huán)與懸垂線夾掛板連接懸垂線夾掛板與懸垂線夾船體掛軸相連形成以u(píng)形螺絲、u形直角環(huán)和線夾掛板為臂的上下3點(diǎn)絞接連接方式。經(jīng)檢查地線線夾金具的磨損點(diǎn)主要分布在以下3個(gè)地方具體分布位置如圖1所示。1.3磨損位置地形統(tǒng)計(jì)以上磨損嚴(yán)重地線線夾所處地形如表2所示同表1某地地線線夾磨損情況統(tǒng)計(jì)表名稱數(shù)值單位/cm12345678

5、910111213凸軸磨損量/cm0.880.810.780.831.050.921.130.870.981.021.180.861.09凸軸原直徑/cm1.601.591.591.581.721.721.681.721.711.681.691.711.68磨損百分比/55514953615367515761705065u型螺絲磨損量/cm1.111.041.021.081.061.141.020.581.070.680.890.120.45u型螺絲原徑/cm2.262.232.242.042.232.222.252.212.222.232.252.222.24磨損百分比/4947465348

6、514526483040520基金項(xiàng)目:宜昌市科學(xué)技術(shù)研究與開發(fā)項(xiàng)目a2010-302-09?31?第34卷第1期2011年2月四川電力技術(shù)sichuanelectricpowertechnologyvol.34no.1feb.2011? 1994-2011 china academic journal electronic publishing house. all rights reserved. 圖1懸垂線夾掛板與船體掛軸間的磨損時(shí)參考文獻(xiàn)1中線夾磨損位置數(shù)據(jù)可發(fā)現(xiàn)如下規(guī)律:跨越山溝、跨峽谷地方易磨損連續(xù)上下山段地線線夾易磨損山頂?shù)鼐€線夾容易磨損兩側(cè)檔距懸殊的地線線夾易磨損兩側(cè)高差懸殊地

7、線線夾易磨損受上拔力大的地線線夾易磨損。表2某地地線線夾磨損地形統(tǒng)計(jì)表磨損地形跨越山溝連續(xù)上坡連續(xù)下坡跨峽谷山頭發(fā)生磨損次數(shù)432312線夾磨損原因分析輸電線路在運(yùn)行中不僅承受正常運(yùn)行應(yīng)力的作用而且還要承受由于振動(dòng)引起的附加應(yīng)力的作用。這個(gè)由振動(dòng)引起的附加應(yīng)力雖然比正常運(yùn)行應(yīng)力小得多但由于是頻繁出現(xiàn)的交變彎曲應(yīng)力長(zhǎng)時(shí)間和周期性的振動(dòng)將成地線及金具的疲勞損壞甚至斷線事故。其中直角環(huán)與u型螺絲間的磨損主要是由于順線路方向的偏轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)和橫線路方向的風(fēng)偏運(yùn)動(dòng)如表3造成的直角環(huán)與懸垂線夾掛板之間的螺栓主要起中間連接作用運(yùn)動(dòng)幅度及頻率要小很多因此接觸位置磨損較輕懸垂線夾和船體掛軸之間主要受到順線路方向的偏轉(zhuǎn)

8、運(yùn)動(dòng)造成磨損。表3列出了偏轉(zhuǎn)角及風(fēng)偏角的相應(yīng)計(jì)算公式2從偏轉(zhuǎn)角公式可以看出線夾兩側(cè)出口角度相差越大同等條件下線夾偏轉(zhuǎn)角度越大運(yùn)動(dòng)磨損量也越大從風(fēng)偏角公式可以看出水平檔距越大垂直檔距越小自重越小風(fēng)壓越大相同條件下風(fēng)偏角越大磨損量也越大。而引起地線金具偏轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)和風(fēng)偏運(yùn)動(dòng)的成因較多主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面:環(huán)境原因。超高壓架空輸電線路多處于高山峻嶺氣候復(fù)雜其線路桿塔沿山谷溝壑走向檔距大小不均大多為微氣象區(qū)線路具有風(fēng)速大、風(fēng)向和風(fēng)速變化頻繁等特點(diǎn)。架空輸電線路長(zhǎng)年在大氣中運(yùn)行承受著風(fēng)、晝夜溫差、冰、雷電、雨等氣象變化的影響主要引起架空線載荷和懸掛曲線長(zhǎng)度發(fā)生變化使架空線的張力、弧垂隨之改變進(jìn)而帶動(dòng)地線金

9、具的頻繁晃動(dòng)使得地線金具產(chǎn)生磨損。線路設(shè)計(jì)參數(shù)選擇原因。導(dǎo)線選型、設(shè)計(jì)檔距、懸掛高度、運(yùn)行張力等均將影響線路的防振水平進(jìn)而影響地線金具的磨損。金具設(shè)計(jì)制造原因。金具材料一般采用鑄鐵和鍛壓鋼連接處為干摩擦易磨損雖然表面有鍍鋅保護(hù)層倘若一旦鍍鋅層磨穿再加雨水的銹蝕會(huì)加速金具的磨損。3現(xiàn)有處理方法線路長(zhǎng)期運(yùn)行實(shí)踐表明現(xiàn)有的常規(guī)地線線夾總體上性能合理其機(jī)械性能、電氣性能均能滿足運(yùn)行要求。但在某些地段卻存在著嚴(yán)重磨損的情況針對(duì)這種情況國內(nèi)主要解決方法有:采用耐磨金具系列產(chǎn)品這些金具耐磨主要是通過增大增粗外形尺寸的方法來延長(zhǎng)使用壽命同時(shí)采用噴涂技術(shù)來提高金具的防腐性能但并沒有改變干摩擦的本質(zhì)并且以上統(tǒng)計(jì)的

10、磨損金具中已經(jīng)使用的是耐磨金具因此這種方法需要進(jìn)一步改進(jìn)。采用雙線夾布置形式3這種方法由于采用了兩個(gè)線夾因此可以減少單個(gè)線夾掛軸的磨損但上面的u型螺絲連接處磨損并沒有改善。采用預(yù)絞絲線夾該線夾應(yīng)力分布均勻、抗疲勞性強(qiáng)、使用壽命延長(zhǎng)、電氣性能良好是一種應(yīng)用前景廣泛的線夾國家“兩型三新”也大力推廣使用但該線夾的缺點(diǎn)對(duì)現(xiàn)有線路進(jìn)行改造時(shí)高空安裝不方便需要熟練工勞動(dòng)強(qiáng)度大上端連接部分仍舊會(huì)磨損。加裝防振裝置。減少金具運(yùn)動(dòng)進(jìn)而減少磨損。對(duì)金具使用潤滑裝置在金具連接位置添加mos2鋰基潤滑脂4將干磨擦變?yōu)檫吔鐫櫥纱蠓档徒鹁吣p量但由于地線金具是敞開體系在自然界惡劣氣象條件下潤滑劑容易失效實(shí)際維護(hù)難度大

11、。對(duì)金具材料進(jìn)行熱處理有文獻(xiàn)對(duì)掛板或掛軸進(jìn)行碳氮共滲低溫回火熱處理4實(shí)驗(yàn)表明金具磨損量大幅減小這是一種可以嘗試的方案。將直線串改建為耐張串可解決線夾磨損問?41?第34卷第1期2011年2月四川電力技術(shù)sichuanelectricpowertechnologyvol.34no.1feb.2011? 1994-2011 china academic journal electronic publishing house. all rights reserved. 表3偏轉(zhuǎn)角及風(fēng)偏角計(jì)算方法題但需要對(duì)鐵塔橫擔(dān)和塔頭進(jìn)行改造成本較高。4提出改進(jìn)方案針對(duì)xgu-3型地線懸垂金具磨損情況如圖2特提出以

12、下改進(jìn)方法。針對(duì)磨損點(diǎn)1將u型螺絲與直角掛環(huán)的連接方式改為螺栓連接方式增大接觸面積同時(shí)在螺栓連接處添加自潤滑軸套減少金具間的磨損這種軸套承載力高、耐高溫、耐沖擊、耐水蝕、自潤滑能力強(qiáng)不需要額外添加潤滑劑特別適合環(huán)境惡劣不宜維護(hù)的場(chǎng)所。同時(shí)為了滿足以前u型螺絲與直角環(huán)可以同時(shí)進(jìn)順線路和橫線路方向的運(yùn)動(dòng)這里特別設(shè)計(jì)了類似十字掛軸的裝置使得改進(jìn)型金具可以滿足橫線路和順線路方向的運(yùn)動(dòng)同時(shí)全部采用螺栓連接形式方便添加自潤滑軸套。針對(duì)磨損點(diǎn)2因?yàn)橹苯菕飙h(huán)與掛板僅作為一個(gè)中間連接環(huán)節(jié)磨損并不嚴(yán)重這里只需添加自潤滑軸套即可。針對(duì)磨損點(diǎn)3將中心回轉(zhuǎn)式線夾換為提包式線夾使得線夾轉(zhuǎn)動(dòng)落后于地線的偏轉(zhuǎn)減少金具運(yùn)動(dòng)同時(shí)

13、在連接處添加自潤滑軸套減少磨損。參照相關(guān)文獻(xiàn)對(duì)金具材料進(jìn)行碳氮共滲低溫回火熱處理來減少金具間的磨損。最終生成的改進(jìn)型金具示意圖如圖2所示并根據(jù)該圖制成樣品在南京線路器材廠進(jìn)行強(qiáng)度檢測(cè)例行試驗(yàn)結(jié)果表明該試件滿足強(qiáng)度使用要求但耐磨性能需要進(jìn)行大量的耐磨試驗(yàn)來驗(yàn)證同時(shí)外觀結(jié)構(gòu)尺寸可以進(jìn)一步優(yōu)化本設(shè)計(jì)已申報(bào)國家實(shí)用新型專利。5結(jié)語由于山區(qū)超高壓輸電線路所處的氣象環(huán)境條件圖2地線金具改進(jìn)實(shí)物圖非常復(fù)雜再加上中心回轉(zhuǎn)式線夾在掛板與開口銷間裝有平墊片地線金具懸掛點(diǎn)往往很高使地線金具磨損故障往往很難發(fā)現(xiàn)而這種故障一旦發(fā)生將帶來掉線的嚴(yán)重事故因此需要引起超高壓運(yùn)行單位的高度重視在年度大修中應(yīng)加入對(duì)地線金具的檢查項(xiàng)目建立相應(yīng)臺(tái)賬加強(qiáng)對(duì)易磨損地區(qū)的檢測(cè)維護(hù)工作5及時(shí)發(fā)現(xiàn)及時(shí)處理并積極開展耐磨金具的研究工作提高超高壓輸電線路安全運(yùn)行的可靠性。參考文獻(xiàn)1張學(xué)哲林立新袁利紅.淺析山區(qū)輸電線路懸垂線夾的磨損j.華北電力技術(shù)200011:29-31.2孟遂民孔偉.架空輸電線路設(shè)計(jì)m.北京:中國電力出版社2007.3洪延風(fēng)樓曉巖.500kv昌房緊湊型線路避雷線磨損的分析與處理j.高電壓技術(shù)2004304:127-128.4潘丹青.500kv線路架空地線懸垂線夾磨損及預(yù)防措施的探討j.東北電力技術(shù)19988:1