输变电金具的设计要点及生产工艺与质量控制

输变电金具的设计要点及生产工艺与质量控制

叶夏磊 叶夏莹

金锚电力控股有限公司

摘要：虽然输变电金具相对简单，但是承担着安全送电的重要责任。各种电力金具在气候复杂，污染程度不同的环境下运行，所以要求其具备充足的机械强度、耐腐蚀性及耐磨性。这篇文章在研究过程中简单叙述了输变电金具的分类，探讨了输变电金具的设计要点和生产工艺、质量方面的控制。

关键词：输变电金具；生产工艺；质量控制；设计要点

近年来，基于电力行业迅猛发展与电网规模不断扩张的视域下，输变电金具演变成电力系统中非常重要的组成元素，其设计、生产工艺及质量控制的重要性越来越明显。输变电金具在电力传输与分配中发挥着连接、固定、支撑及保护导线的作用，可以对电力系统的安全稳定运行产生直接影响。但是，在电力负荷不断增加，电网复杂性越来越强的背景下，输变电金具面临着非常苛刻的性能要求与复杂的运行环境。在千变万化的气候条件与恶劣的地理环境下，输变电金具应具备充足的机械强度、耐腐蚀性、耐磨性及电气性能，这样可以使电力系统的平稳运行得到有效保障。所以，通过进一步研究输变电金具的设计要点、生产工艺及质量控制，能够增强输变电金具的性能，提高输变电金具的质量，减少故障的发生，增加使用寿命，节约维护成本，从而使电力系统的平稳性与经济性得到更好的保障。

一、输变电金具的分类

（一）线夹

线夹具有的功能是固定与支撑导线，让导线可以平稳的悬挂在绝缘子串或者是杆搭上面。线夹的设计应对导线的类型、尺寸及张力等进行综合考量，这样保证导线可以牢牢地固定在恰当的位置，并且防止导线出现松动或者是滑动的情况。其中耐张线夹、悬垂线夹等都是经常见到的线夹种类，根据线路条件与导线类型的不同使用恰当的线夹。

（二）挂环

挂环具有的功能是能够有效连接绝缘子串的零件，它们把绝缘子串牢牢地固定在杆搭上，并且保证导线和杆搭之间存在一定的电气隔离。挂环应具备良好的机械强度与电气性能，这样可以承担较强的导线张力与电气负荷。挂环在设计过程中需要对绝缘子串的间距与排列进行综合考量，这样可以使整个绝缘子串的安全性与平稳性得到更好的保障。

（三）压接管、补修管

压接管与补修管的作用主要是与修复导线的金具进行有效连接。压接管采取压缩的方法把两端导线进行有效连接，补修管主要是对导线上出现损坏的部分进行修补。这些金具应具备充足的强度与导线性能，这样可以保证链接位置的电气性能与机械强度符合有关要求。与此同时，他们还方便安装与操作，从而使工作效率与安全性得到全面提升。

（四）间隔棒

间隔棒具有的功能是分裂导线上的金具，具有的作用是保证分裂导线之间的相对位置与间距。间隔棒的设计应综合考量导线的张力与风压等因素，这样可以使分裂导线平稳的悬挂于空中。间隔棒还应具备超强的电气性能与机械强度，这样可以承受导线的机械应力与电气负荷。

（五）拉线金具

拉线金具的功能主要是保证杆搭上的各种荷载与导线张力保持均衡，这样可以使杆塔的平稳性与安全性得到有效保障。拉线金句应具备充足的强度与耐久性，这样能够承受来自各种环境条件下的应力与荷载。其中拉线棒、拉线抱箍及拉线盘等是经常见到的拉线金具，它们能够采取调整的方法和杆塔、拉线进行连接，从而保证杆塔能够平稳的支撑。

二、输变电金具的设计要点

（一）功能性与可靠性

金具设计的第一任务是满足其功能性需求，保证它们可以精准无误的连接、固定及支撑并保护导线。这个设计的主要目的是确保整个电力系统的流畅。在金具设计期间，需要把可靠性当作设计的前提条件。这就代表着金具可以防御突如其来的机械应力与电力负荷考验，这种可靠性既来自于金具材料的合理选择，同时还来自于设计细节的完美。经过用心设计，能够保证金具在承受压力、拉力等多重力的作用下，仍然可以使结构的完好性与平稳性得到有效保障。与此同时，金具的电气性能同样要达到标准，这样可以更好的防范恶劣电气因素产生的不良影响，为电力系统的安全平稳运行提供有力的保障。这种设计既可以提升电力系统的安全性与平稳性，同时又可以为电力系统的高效运行奠定有力的基础。

（二）安全性

金具设计进程中，安全性因素发挥着至关重要的作用。在设计过程中，需要综合考虑并用心策划，避免出现导线脱落、点击等安全事故。

其一，金具和导线、杆搭等之间必须要牢牢的连接，这是确保电力系统平稳运行的前提条件。在设计过程中，需要对链接处的机械强度进行综合考量，保证在各种环境条件与电气负荷下，保持稳定的连接点，不出现断裂、松动等情况。与此同时，连接结构还需要保证容易安装与拆卸，方便后期的维保与更换。

其二，金具的绝缘性能是避免电气事故的主要措施。在设计期间，需要综合考量金具的绝缘材料与结构，保证金具具备较强的绝缘性能，通过这样既能够避免导线和金具之间出现直接接触，同时又能够更好地隔离电气设备与外部环境，降低电气事故的发生率。

（三）经济性与环保性

基于满足金具功能性与安全性的要求后，经济性与环保性在设计过程中同样需要提高重视程度。在设计金具过程中，需要用心挑选材料与工艺，主要是为了减少生产成本，并且兼顾金具的使用时间，避免其对环境产生不良影响。

其一，经济性要求金具在设计过程中应对成本效益进行综合考量。经过完善材料选择、简化设计结构及提高生产效率，可以减少金具的生产成本，进而为用户提供经济实惠的产品，通过这样既可以提升市场竞争力，同时还可以为用户减少投资成本，最终达到双赢的目的。

其二，环保性需要设计过程中高度重视金具对环境产生的影响。这就需要在设计过程中选择环保型材料，禁止使用有毒有害物质，保证金具在使用期间不会污染环境。另一方面，还需要对金具的可回收性与使用时间进行综合考量。经过设计可回收、可拆卸的机构，可以减少废弃物的形成，降低对环境的污染。与此同时，还能够实现资源的再回收利用，为长远发展续航。

（四）结构设计

金具的结构在确保其功能性的基础上，还需要高度重视安装、使用及维护的方便性。为了达到这个目的，设计过程中按照简化结构、缩减零件数量、提升装配精度及互换性的原则。

其一，简化结构是提高金具方便性的主要手段。经过完善结构设计，减少不必要的复杂零部件，能够让金具方便快捷的安装。与此同时，缩减零件数量能够节约生产成本，提升生产效率。

其二，提升装配精度与互换性是保证金具使用与维护方便性的主要手段。经过准确控制每个部件的尺寸与公差，保证金具在装配期间可以顺利安装，降低装配的难度。另一方面，提升金具零件的互换性能够让用户发现恰当的替代件，不用繁琐的定制或者是调整。

其三，金具的防腐、耐磨性及防锈同样是设计过程中高度重视的主要内容。这些性能可以对金具使用的时间与稳定性产生直接影响。所以，在设计过程中，需要选择具备优异防腐、耐磨性能及防锈的材料，同时使用恰当的表面处理技术，增强金具的耐候性与耐久性。

（五）试验与验证

金具设计好之后，为了保证其在具体应用过程中的性能与可靠性符合预期标准，需要对其进行严格的试验和验证工作。这些试验主要是对金具的机械性能、环境适应性和电气性能进行综合评价，进而保证金具在投入使用之前具有非常高的安全性与平稳性。

其一，机械性能试验能够证明金具结构设计的合理性与连接的可靠性。经过模仿具体工况下的受力状况，能够测试京剧的拉伸、弯曲及压缩等机械性能，能够评价其承载能力与抗变形能力。与此同时，还需要针对金具的连接件展开疲劳试验，这样可以证明金具是否能够长时间的使用。

其二，电气性能试验能够为金具在电力系统中安全平稳的运行提供可靠保障。实验内容主要涵盖了绝缘电阻测试、局部放电测试机耐压测试等，以便于证明金具的绝缘性能、电气平稳性机耐压能力。这些试验可以快速发展金具在电气方面存在的不足，为优化设计提供根据。

最后，环境适应性试验是评估金具在不同环境条件下工作性能的重要手段。通过模拟各种恶劣环境，如：高温、低温、潮湿、盐雾等，对金具进行长时间运行测试，可以评估其耐候性、耐腐蚀性和环境适应性。这些试验能够确保金具在各种环境下都能保持稳定的性能，提高其在电力系统中的可靠性。

三、输变电金具的生产工艺与质量控制

（一）生产工艺

1.材料准备

电力金具制造期间，非常有必要选择恰当的材料与加工设备，具体内容为：

其一，对于材料的选择，在设计过程中主要使用高强度的铝合金与不锈钢等优质材料。这些材料既具备良好的导电性，保证电力传输的平稳性与高效性，同时还具有出色的机械性能，比如良好的耐腐蚀性等。这些性能能够保证电力金具经过长时间的使用，不会受到各种应力与环境因素产生的影响，进而使电力金具运行的稳定性与安全性得到有效保障。

其二，对于加工设备的使用，在生产过程中可以使用新颖的切割与成型设备，比如高精度数控机床、激光切割机等，这些设备的精准度、效率及灵活性非常高，可以准确的切割原材料，并将切割的原材料加工成型，使电力金具对尺寸精准度与形状复杂度的要求得到满足。与此同时，这些设备还可以提升生产效率，减少生产成本，为电力金具的制造提供有力的支持。

2.成型加工

金具制造期间，为了使其设计要求得到满足，并保证产品质量，广泛运用了很多新颖的成型加工方法，比如冷冲压、锻造、压铸等。这些加工方法可以准确的塑造金具的每个部件，同时保证其符合设计需要的机械性能与尺寸精度。具体内容为：一是锻造加工主要是在高温的环境下通过对金属进行塑性变形制造金具零件的一种方式。这种方式可以全面依靠金属的流动性，生产出形状不一、结构坚固的金具零件。锻造加工的优势是其不会改变金属原有的性能，同时能够提升材料的致密度与机械强度。二是压铸加工作为另外一种经常使用的金具成型方法。其使用高压把熔融的金属灌入模具中，当其冷却之后变成需要的零件形状。压铸加工在生产形状复杂、尺寸精准度要求比较高的金具部件中广泛应用。这种方法可以实现大规模的生产，在一定程度上提升了生产效率。三是冷冲压加工主要是利用磨具冲压与切割金属板料，这样可以制造出需要的形状与尺寸的部件。这种方法经常在生产薄板类金具部件中应用，该方法的生产效率非常高、成本少，并且还能够精准的控制部件尺寸。

另外，除了上述的传统成型加工方法之外，还引进了自动化机械臂焊接生产设备，以便于提升焊接过程的精准度与效率。自动化机械臂焊接设备凭借预设的焊接程度与准确的机械控制，可以自主完成焊接过程，同时保证焊接质量的平稳性与可靠性。通过应用这种设备既可以提升焊接效率，同时还减少了因人为因素而影响焊接质量，最终让金具的制造过程更加的准确与可靠。

3.精加工

金具生产过程中，通过成型加工之后的部件往往还需要精加工，这样可以保证它们达到准确的尺寸与表面质量要求。这个过程是增强金具性能，提高金具可靠性的主要步骤。为了达到这个目的，在生产过程中可以使用新型的数控机床与磨削设备。数控机床凭借其高精准度与高效性，可以准确的控制加工过程，保证金具部件的尺寸精度符合设计要求。经过提前设置加工流程，数控机床能够自动完成铣削、钻孔及切割等工艺，减少了人为操作的误差，提升了加工效率。

4.表面处理

金具表面处理过程中，非常有必要引进先进的检测技术，视觉检测技术能够利用计算机视觉与图像处理技术，动态捕捉并分析金具表面的涂层质量与厚度。这种技术能够准确地检测出涂层中的不足、不均匀性等问题，同时实时反馈给操作人员或者是控制系统，方便及时改正。

视觉检测技术可以在金具表面的镀锌、喷涂及电镀等处理工作中应用。在镀锌期间，能够利用视觉检测系统动态监测锌层的均匀性与厚度，保证锌层质量满足要求。在电镀期间，视觉检测技术能够对镀层的缺陷与不平整度进行检测，这样可以第一时间发现并处理问题；在喷涂时，视觉检测系统能够对涂层的颜色与光泽度、涂层是否出现气泡等问题进行监测，保证涂层质量实现预期效果。

（二）质量控制

1.原材料检验

通过使用视觉检测设备对原材料的外观进行严格检查，可以及时精准的发现原材料表层存在的问题，比如锈蚀、划痕及裂纹等。这些检测设备通过高清摄像头可以采集原材料表面的图像，同时使用图像处理技术进行分析与判断。任何不契合质量标准的原材料都会被挑选出来，这样可以保证后期生产过程的正常进行。另外，还需要精准测量原材料的尺寸。视觉检测设备同样可以利用高精准度的测量系统迅速测量原材料的宽度、长度、厚度等主要尺寸。这些测量结果会和生产要求进行对比，保证原材料的尺寸满足生产标准，这样能够在后期的生产过程中准确的控制产品的尺寸精度，提升产品的总体质量。

2.工艺控制

自动化机械臂焊接生产设施具备准确的焊接参数控制功能。这些参数主要涵盖了焊接速度、焊接电流、电压、机械臂摆动幅度等。这些参数的设置与优化都通过精准的计算与严格测试，这样可以保证焊接过程的稳定性与可靠性，同时实现理想的焊接效果。自动化机械臂焊接生产设备还具有动态监控的功能。这个功能的实现离不开机械臂上安装的监控系统与传感器，可以动态监测焊接过程中的各种参数，比如焊缝质量、温度及压力等。如果监测到不正常的状况或者是焊接参数未进入预设范围，设备就会自动调整或者是发出警报，从而使焊接质量的平稳性得到保障。

自动化机械臂焊接生产设备具有的功能，既提升了焊接的精准度与效率，同时又降低了因人为因素对焊接质量产生直接影响，在一定程度上可以保证产品的质量，提高产品的生产效率。

3.成品检测

金具完成之后，为了保证产品的稳定性和质量，还展开了严格的成品检测流程。其中，视觉检测设备凭借自身高分辨率与强大的图像处理能力，可以准确的采集金具表层的微小差异与潜在的问题。不论是尺寸上的细微差异，还是性能上的潜在的问题，乃至外观上的细微瑕疵，视觉检测设备都可以精准的辨别并详细记录。利用视觉检测设备对其进行检测，可以保证金具的尺寸精度符合设计要求，性能平稳可靠，外观整洁美观。这样既可以提升产品的总体质量，同时还可以使客户的个性化要求得到满足。另外，视觉检测设备的精准性与高效性在一定程度上提升了金具的检测效率。与原来的人工检测方式对比，视觉检测设备可以在较短的时间中完成很多产品的检测任务，同时检测结果非常的精准，这样既减少了检测时间，节约了人力成本，同时还提高了生产线的总体效率。

结论

金具是电力系统中非常重要的构成部分，其设计的合理性、制造工艺的精细度及质量控制的严谨性，可以对电网的平稳运行与用电安全产生直接影响。在设计过程中，合理的结构设计不仅能够确保金具的稳定性和可靠性，还能提高其承载能力和使用寿命。另外，金具的制造包含材料选择、成型加工、表面处理等多个环节。每个环节都需要精准控制，以保证金具的尺寸精度、表面质量和机械性能等符合要求。在生产过程中，入手于原材料检验、工艺控制、成品检测等方面，保证金具的质量与相关标准相契合，符合规范要求。只有保证这些主要要素，才能为电网的稳定运行和用电安全提供有力的保障。

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