浅析500kV超高压输电线路金具挂环断裂原因及预防

浅析 500kV超高压输电线路金具挂环断裂原因及预防

石财发

中国南方电网超高压输电公司柳州局 广西 柳州 545006

摘要：目前国内出现的500KV超高压线路金具挂环的断裂事故被已经有了若干起案例，为了保证供电安全，使得电力工作人员的人身安全得到有效的保障，本文经过对部分案例的综合分析，总结了出现高压输电线路金具挂环断裂的主要原因，并且提出了一些有针对性的应对和预防的措施，同时根据物联网机制结合目前自动化信息技术的发展设计了实时的监控方法，希望能够对金具挂环断裂的故障概率有所缓解，使得供电具有稳定的可靠性。

关键词：金具挂环；500kV高压输电线路；故障维护

现代社会的运行离不开电力的供应，电力供应出现问题一方面会使得社会秩序难以进行协调，人们的生活质量下降，另一方面，如果大面积的断电问题不能够及时的解决除了以上提到的影响以外，还会造成严重的经济损失，特别对于一些需要重要的设备才能运作的产业而言，这将会是一场难以控制的灾难，还会对社会的发展和整体的公共安全造成影响。在供电线路的运行过程中，造成供电故障的原因有很多，往往电网故障都具有突发性和不确定性的特点，由于输电线路本身有不同用途，所处的外界环境随着输送距离也发生了变化，因此，处理电网故障以及电网保养等问题实际上是难度较大的。本文主要探讨了500kV高压输电线路金具挂环断裂所造成的供电故障问题，并做出来一些有效的分析，仅供参考。

1 500kV输电线路中主要的金具

通常我们把输电线路中应用非常广泛的铁和铝的相关附件称为金具，一般会通过金具来使得导线的震动得到控制，消除震动所带来的一些不利的情况。从具体的金具种类来说，主要的500kV输电线路金具类型有：

（1）悬垂线夹：绝缘子和导线之间是相互固定在一起的，并通过串联的方式连接，为了保证线路的安全性，需要将避雷针和它们固定在一起，通过固定在杆塔上的换位结构实现换位导线的连接，另外也有固定型和释放型两类不同。

（2）耐张线夹：一般来说耐张的线夹根据它自身的灵活性可以分为可拆卸式和不可拆卸式两种，通过固定的导线以及承受的导线张力来实现导线在其中的固定，简化部门连接机构。

（3）联接金具：以上介绍的悬垂线夹和耐张线夹与绝缘子以及保护金具通过一定的方式组合在一起，就能够具备综合化的性能，形成悬垂耐张的导线组，这就是联接金具最基本的形式，一般来说根据金具使用范围不同，联接金具可以分为专用型和通用型两种类型。

（4）接续金具：用来使得两根独立的导线进行联接，保证导线的继续延长，这一类金具就是接续金具，在联接过程中的张力主要靠电流通路来实现，一般接续的手段有多种类型，常见的形式有螺栓型的连接和压力型的连接等。

（5）防护金具：防护金具通常在导线震动和发挥避雷作用的过程中实现线路的保护功能，改善输电线路在电网内的电压分布，使得电晕等不安全的现象减少，通常根据其核心的用途可以区分为防震型和保护型两类。

2 500kV超高压输电线路金具挂环断裂原因

（1）在对金具挂环的外观进行检查后，通过尺寸的测量、外层镀层金属的性能检测、以及挂环机械性能的测试，在U型的金具挂环中容易出现由于球头空间不足的问题所导致的的卡死，随着卡死后的挂环底部横向距离不断的拉近，球头挂环会出现下落的情况，使得挂环在线路上所需承受的横向应力越来越大，超过了可允许的极限负载后，就会在挂环上形成裂纹，从而导致了金具挂环断裂的事故发生。

（2）另外，在某个案例中我们发现在分析了环境、受力、金属性能等影响因素后，金具断裂的其中一个主要原因之一在于金具挂环在长时间处于大档距的情况下会同时造成落差较高以及绝缘子倾斜的问题，这就是使得金具挂环很难实现均匀受力，再加上金具在球头空间内活动的范围收到了限制，直接挂板和球头挂环之间存在连接问题，使得金具在不均匀荷载的情况下出现了疲劳受损的情况，发生了断裂；其次，金具挂环的制作工艺是有严格的标准的，由于金具生产本身就有不良因素的影响，气孔的铸造难以均衡，导致金具挂环本身存在结构的缺陷。

（3）高压输电线路的金具挂环在制作工艺上存在缺陷，金具的组织不能较好的符合整体线路的应力情况，实际上会使得金具挂环本身的强度要求不达标，出现挂环结构的脆性断裂，这一点可以通过对金具受力和断裂的表象进行分析后，对金具挂环的材质和硬度等参数检测后得出结论。在进行核心荷载试验的过程中，还发现，高压输电线路的断裂与微裂纹的延伸和扩展，以及在风力影响下的荷载变化，有着很大的关联，金具承受长期以来的不规则荷载是金具挂环疲劳断裂的重要原因之一。同时，在另外一些案例中我们还得知，金具挂环在建设现场安装过程中的不恰当操作也带来了很多的问题，由于挂板的自由下垂收到了限制，产生了一定的受力形变，球头在挂环上的卡死，使得收到摆动限制的球头在挂环颈部的薄弱位置长时间周期运动，造成了裂纹源的产生，最终导致了断裂的情况。

3 超高压输电线路金具挂环断裂的预防

首先，针对制作工艺存在的缺陷，加强金具挂环制作工艺的监管是最根本的手段。因此，在一些相对来说比较重要的高压输电线路建设项目中，需要保证金具在进入施工现场前进行了出厂的严格检查，对安装时可能发现的损伤进行全面的排查，保证金具的制造周期在同一个批次能使得其抽样检测具有更高的可靠性，在投入使用的过程中做好抗拉试验，在有必要的情况下针对一些线路需要团队对专业的质检单位进行委托，保证相关问题得到了严格的处理。其次，针对金具挂环疲劳损伤的问题，需要相关工作人员在时间限制为15年的使用时长限制范围上，整理出某一条高压输电线路出现金具挂环断裂问题最集中的部分，进行严格的排查和检测，对于金具的安装流程，必须高度的重视起来，不能由于安装失误导致金具的装配与实际设计存在不可运行的偏差值，通过严格的检测处理，杜绝过大的疲劳负载产生，还能够投资一部分科研精力在其中，尽可能的从金具挂环结构上作出合理的优化和改进。最后，金具挂环受力情况存在的不均匀特性需要相关检测人员进行及时的处理，对于一些有卡死风险的位置做好应急预防措施以及整体布局调整是最为关键的一步，控制空间关系可以大大的提高金具挂环的受力均匀性。

4 结束语

从上文对于金具挂环断裂的原因进行分析，主要导致金具挂环断裂的原因有制作工艺存在的缺陷、长期处于不均匀应力作用所导致的疲劳受损等，为了使得挂环断裂的情况得到有效的控制，本文针对以上问题提出了几点预防高压输电线路金具挂环断裂的建议。

参考文献：

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[2]唐凌毅.一起500 kV超高压输电线路金具挂环断裂故障分析[J].现代工业经济和信息化 2019,9(01),124-125 .