新型输电线路用球形支撑间隔棒

新型输电线路用球形支撑间隔棒

张林华

云南电网有限责任公司楚雄供电局，云南 楚雄 675000

摘要：支撑间隔棒是高压输电线路中必不可少的金具，用来支撑与隔离引流线，避免延长拉杆与引流线踫撞和摩擦，传统的延长拉杆与引流线之间使用的支撑间隔棒为刚性连接，在长时间使用中受风摆动导致耐张线夹引流巴掌疲劳断裂。本文介绍了一种新型的球形支撑间隔棒，能够在间隔棒受力时及时卸力和减振，从而减少耐张线夹引流巴掌处的应力集中，进而保护引流巴掌，提高了输电线路的安全稳定运行，减少维护成本。

关键词：球形；支撑间隔棒；耐张线夹引流巴掌；弹性可调；

0 引言

随着电网的不断发展，输送容量及输电线路电压等级的不断提升，超高压输电线路为抑制电晕放电和减少线路电抗，多分裂导线孕育而生。一般情况下，我国330千伏线路采用2分裂导线，500kV采用4-6分裂，750kV、800kV采用6分裂，1000kV采用8分裂。为了保证引流线与连接金具间合理间隙，避免耐张引流线夹疲劳损伤、导线鞭击碰撞金具导致损伤，引流线支撑间隔棒逐步得到广泛使用。传统支撑间隔棒如图1所示，主要由导线固定线夹、延长拉杆固定线夹和紧固螺母组成，整体为刚性连接。在我局管辖的500kV输电线路发生过多起，因为施工或弯折引流线改变自然受力角度，导致引流线夹拐角处应力集中，在引流线长期受微风摆动情况下，耐张线夹引流巴掌疲劳断裂。受施工工艺等因素影响，引流线线夹压接管端口距离支撑间隔棒非常近，形成了一个刚性的连接体，其作用类似于一个整体“联杆”，将耐张线夹与延长拉杆连接为一体。当两引流线受风摆动时，通过这个“联杆”相互影响，使上下互相受力一起动作，并且这个刚性连接体同时承受和传递上下两根子导线的振动力，耐张线夹引流巴掌则要承受上下两根子导线的振动拉应力，使耐张塔耐张线夹引流巴掌根部反复被拗折，引起材料疲劳断裂^[1,2]，对电能输送和输电线路维护造成了极大的困扰。

鉴于此，团队提出通过改进现有支撑间隔棒的刚性连接，使之成为一种可调弹性连接，在耐张引流线经过下导线延长拉杆时，固定在延长拉杆上。当两条线受风摆动时，通过可调弹性引流线支撑间隔棒相互影响，缓冲上下两根子导线的振动力，从而减少对耐张线夹引流巴掌的应力冲击，起到保护引流线的作用。

图1 传统支撑间隔棒示意图

1 球形支撑间隔棒设计原理

图2 新型支撑间隔棒结构图

新型支撑间隔棒的主要构成与传统支撑间隔棒一致，均包含导线固定线夹、紧固螺栓和延长拉杆固定线夹三部分。所不同的是，在导线固定线夹部分，采用球头与弹簧连接，二者共同置于导线固定线夹主体的内部空腔。当支撑间隔棒的任意一端受力时，球头沿径向转动。弹簧的主要作用是提供球头复位的力，同时提供支撑间隔棒沿轴向的挤压力。球形支撑间隔棒的材料采用T6065铝合金，具备以下优势：1、密度小，整体重量更轻，方便携带；2、机械性能优异。材料拉伸强度可达310（25℃MPa）、屈服强度276（25℃MPa），硬度95（500kg力10mm球）；3、耐候性强。6系铝合金的耐腐蚀性能强，其表面生成一层致密的氧化铝薄膜。

2 工作原理

新型球形支撑间隔棒整体连接完成后，直接携带上塔使用，使用方法与传统支撑间隔棒一致。图3为新型支撑间隔棒工作原理图，如图3a所示，当支撑间隔棒受到沿轴向向内侧的挤压力时弹簧压缩，正常状态下弹簧总长50mm，压缩至极限长度为25mm。而在受到沿轴向向外的拉力时，支撑间隔棒能起到很好的限位作用。如图3c所示，当球形支撑间隔棒的两端（或任意一端）在导线（跳线）作用下受到沿间隔棒径向的力时，球头转动以平衡受力，此时弹簧沿球头转动一侧被压缩。球头转动到设计极限最大转角40度，不会造成导线与跳线搭接的情形。当两端（或任意一端）受力解除时，弹簧带动球头复位，使支撑间隔棒回复初始状态。在实际使用中，受力方向复杂多变，这种球形支撑间隔棒能够很好的缓冲来自两端的力，从而在很大程度上减小了耐张线夹引流巴掌处的应力集中。

图3 新型支撑间隔棒工作原理图

3 性能评价

新型球形支撑间隔棒仅有的两个运动部件为弹簧与球头，弹簧仅受到来自球头牵引的挤压力，由于在实际使用中受力具有多变性，弹簧失效的可能性极低。球头因与腔体内壁存在一定的摩擦，对球头磨损情况进行了测试。对支撑间隔棒以最大旋转角进行1000次的磨损实验，结果显示，球头表面光洁度保持较好，球头直径无变化，测试前后均为4.394cm。在实际使用中，弹簧与球头表面均涂有润滑油，可以有效减小受力状态下的球头磨损。

图4 旋转球头磨损实验前后对比图

4 结语

通过对传统支撑间隔棒的设计优化，使原有刚性连接的支撑间隔棒变为可调弹性连接，经过不同方向的受力测试，新型球形支撑间隔棒具有很好的卸力与减振作用。针对目前在500kV输电线路上的导线引流线与连接拉杆之间，使用的传统支撑间隔棒，新型球形支撑间隔棒具有替代意义。

参考文献

[1]孙强, 蔡振华, 蔡宁,等. 输电线路用调距间隔棒的优化设计[J]. 机电信息, 2018, No.570(36): 162-163.

[2] 蔡向晖. 500kV紧凑型线路耐张线夹断裂事故分析[J]. 华北电力技术, 2003(03): 26-28.