输电线路绝缘子及其连接金具的选择
试论架空配电线路电力金具选择与应用
试论架空配电线路电力金具选择与应用摘要：架空配电线路作为实现电力长距离输送的关键要素，在电力行业高速发展进程中起着至关重要的作用。
随着电力系统服务范围的逐步扩大，对于架空输电线路的高质量建设也愈加重视，因此，对于架空配电线路建设中发挥重要作用的电力金具选择便显得尤为重要，通过根据金具的性能和用途，选择和应用合理的线路金具，有利于架空配电线路安全、高效运行。
基于此，本文就架空配电线路电力金具的选择和应用展开讨论，以此为参考。
关键词：架空配电线路；电力金具；选择与应用前言电力金具在架空配电线路的运行过程中，不仅能够起到支持、连接和、稳固和保护线路的作用，而且一些具有特殊性能的金具，还具备一定的屏蔽电晕和抗干扰的应用优势，能够较好地避免架空配电线路受高电压伤害。
因此，在架空配电线路建设过程中，一定要科学、合理的选择和应用电力金具。
一、架空配电线路电力金具的选择与应用架空配电线路的电力金具选择，主要包括连接金具、接续金具、耐张线夹和悬垂线夹这几方面。
（一）连接金具的选择与应用连接金具的选择需要注意核定机械荷载，与此同时，还需要标称破坏荷载系列和零件连接尺寸。
作为电力金具应用当中的关键部分，连接金具的应用，不仅能够将悬式绝缘子组装成串、将耐张线夹和绝缘子串相连接，还可以完成拉线金具和杆塔的连接。
主要分为专用连接金具和通用连接金具两种类型，对于专用连接金具的应用，多用于像球头挂环、球头挂板等配合球型绝缘子串的连接。
而通用连接金具则主要应用于像U型挂板、平行挂板、连扳等绝缘子串间的相互连接，以及绝缘子或杆塔和其他金具之间的连接。
在进行连接金具的选择过程中，还需要注意对机械荷载进行核定，通过根据已选定绝缘子的机电破坏荷载来确定，从而能够保障每一种形式的绝缘子和相同荷载的连接金具配套。
比如说，在架空配电线路当中避雷线路的连接金具，在悬垂和耐张时便需要选择相应的荷载金具；此外，还需要注意对标称破坏荷载系列及零件连接尺寸的选择，一般情况下，电力金具使用荷载小于标称破坏荷载系列的，应当选用相应标称破坏荷载的连接金具，反之则应选用大一级的连接金具[1]。
架空配电线路电力金具选择和应用方法
架空配电线路电力金具选择和应用方法摘要：由于线路金具可以对架空配电线路起到支持、连接、紧固、接续以及保护导线和避雷线的作用，同时拉线也能紧固。
由于金具种类非常繁多，若是不按照金具的性能和用途合理地进行合理选择以及应用，将会对产品的质量以及完整性造成影响，进一步对工程的质量造成影响。
因为提高了电压等级，特高压的输电线路金具不仅要具有超高压金具的基本条件之外，还要在保护绝缘子、屏蔽电晕以及无线电干扰方面的要求得到满足。
本文主要就结合电力金具的相关理论，对架空配电线路电力金具选择与应用进行研究，希望可以给配电线路的安全、稳定运行提供一些参考。
关键词：架空配电线路；电力金具；应用电力金具可以对导线和绝缘子进行保护，以免受到高电压伤害，而且把电晕以及无线电干扰要控制在合理水平，保护我们的生活环境。
但若是架空电力线路使用金具表面出现气泡以及裂纹等缺陷，就会对金具安全进行影响，而且使架空配电线路的安全系数得到降低，所以一定要检查电力金具的外观质量，一定要科学地选择金具。
1、连接金具的选择方法1.1、面接触连接从金具的连接接触方式可分为面接触、线接触、点接触。
线接触或点接触是结构力学领域非常忌讳的承载连接方式。
球窝连接近似于面接触，“板－螺栓”的连接方式是最好的面接触连接。
面接触连接是机械承载结构安全的首选。
1.2、承载级配注意连接金具的外形结构、连接尺寸、标称破坏载荷匹配，注意金具与绝缘子和导线的级配。
2、接续管及安装在工程上一般接续时采用铝接续管钳压或者液压进行，要将扁管压成圆形状，圆管压成六角形的。
钢芯铝绞线在承载受力依靠钢芯，导电是依靠铝线。
带钢芯的钢芯铝绞线导线接续时采用圆管液压，接续管每一套有两根，又细又短短的钢管一般专用于接续钢芯，把钢芯散开后搭接液压，将铝导线和铝管内壁涂上电力脂，接续好的钢芯的钢管就要被穿入到较长的圆铝管内，进一步将穿入到圆铝管内钢芯以及铝绞线一块都用液压接续起来。
不带钢芯绝缘的导线，一般要用带绝缘罩的铝接续管钳压或着液压进行。
一图闲聊架空输电线路耐张绝缘子串及连接金具
⼀图闲聊架空输电线路耐张绝缘⼦串及连接⾦具1、名称解读根据《电⼒⾦具名词术语》（GB/T 5075-2016 ）定义，知由绝缘⼦串、耐张线夹、连接⾦具、防护⾦具组合⽽成，⽤于张紧导(地)线，能承受规定机械负荷和电⽓负荷的串(或组)叫耐张绝缘⼦串(或组) 。
如下图所⽰：▲耐张塔中耐张绝缘⼦串(组)⽰意图▲耐张绝缘⼦串(组)元件连接⽰意图上图耐张绝缘⼦串(组)中主要设备材料按照顺序分别是：①、U型挂环②、延长环③、联板④、球头挂环⑤、绝缘⼦串（玻璃绝缘⼦串）⑥、碗头挂板⑦、Z型挂板⑧、平⾏挂板⑨、调整板⑩、耐张线夹注：1.图中除开⑤、⑩外都属于连接⾦具，图中⽆防护⾦具，绝缘⼦串中的防护⾦具⼀般指均匀环、屏蔽环、均匀屏蔽环及招弧⾓等防护⾦具。
2.⾦具强度在最⼤使⽤荷载情况下不应⼩于2.5倍的相应荷载；断线、断联、验算情况下其荷载不应⼩于1.5倍的相应荷载。
2、内容解读①、U型挂环 U型挂环是⼀端为环形连接⼀端为槽形连接所构成的U形连接⾦具。
U型挂环⼀般分为U型、UL型（加长U型）。
这类⾦具主要与杆塔横担的连接与板与环的过渡连接等，本⼯程采⽤的是U型挂环。
▲图 U型挂环.②、延长环（挂环）延长环是两端均为环型连接的连接⾦具。
延长环主要⽤来加长连接尺⼨或转变连接⽅向。
本⼯程采⽤的是PH延长环。
③、联板（L型）联板是承受多个受⼒的板形连接⾦具。
联板⼀般分为L型联板、LF型联板、LV型联板、LS型联板、LJ型联板、LK型联板、LC型联板(也称LX型联板)、LL型联板、LB型联板等。
L型联板主要⽤于双联耐张绝缘⼦串与单根导线组装、单串绝缘⼦与双根导线组装、双根拉线的组装、单串绝缘⼦双⽀点悬垂传达组装以及其他需要L型联板组装等的地⽅，本⼯程采⽤的是L型联板。
▲图 L型联板.④、球头挂环球头挂环是⼀端为球形⼀端为环形所构成的连接⾦具。
球头挂环分为Q型、QH型、QP型。
球头挂环主要⽤于⾦具与绝缘⼦的连接。
本⼯程采⽤的是QP型球头挂环。
输电线路组成(金具、绝缘)
(B-2)玻璃绝缘子（生产过程 Nhomakorabea工艺）玻璃绝缘子具有与瓷绝缘子同 样的环境稳定性。生产工艺简 单，较易实现机械化，生产效 率高。玻璃绝缘子主要成分是 由SiO2、B2O3、Al2O3等酸性氧 化物与Na2O、K2O等碱性氧化物 组成，原料为包括这些成分的 硅砂、长石、硼砂、碳酸钙， 还有其他许多天然原料和工业 药品。还要加少量辅助材料作 为澄清剂和还原剂。在1300℃ 以上的高温下熔融成型后进行 退火处理。急冷钢化使玻璃表 层得到钢化。经过退火和钢化 处理后，玻璃表面形成永久性 的压应力，阻止其表面微裂纹 的形成和扩散，使玻璃件机械 强度显著提高。
3）屏蔽环。用来降低金具上电晕强度的环称为屏蔽环。 均压环和屏蔽环虽然因为安装的地方不同造成其作用不同，但是它 们的构造和最终目的是相似的。均压环的作用是控制绝缘子上的电 晕。屏蔽环的作用则是控制金具上的电晕。
4）重锤。可以抑制悬垂绝缘子串或跳线绝缘子 串摇摆过大、直线杆塔上导线和避雷线被上拔。 5）防震锤。可以减少振动的振幅，从而减少导 线的振动。
（E-2）球面型
（E-3）空气动力型
空气动力型绝缘子的 特点是头部尺寸小。 重量轻，强度高和爬 电距离大。可节约金 属材料和降低线路造 价。
（E-4）防污型
防污型绝缘子又分为双伞型、三伞型、钟罩型、流线型 （空气动力型）和大盘径绝缘子。
三伞型绝缘子
钟罩型绝缘子
流线型绝缘子
双伞形绝缘子
双伞型和三伞型于普通型绝缘子相比，爬电距离比较大，伞形光滑，积污量少，便于人工清扫。钟 罩型绝缘子是伞棱深度比普通型大得多，伞槽间距离小，易于积污，且不便于人工清扫。流线型绝 缘子由于其表面光滑，不易积污，便于人工清扫，因而比普通型或其它防污型绝缘子有一定优势。 但由于爬距较小，且缺少能阻抑电弧发展延伸的伞棱结构，因而其抗污闪性能的提高也是有限的。 有些地区为防止冰闪及鸟粪污闪，在横担下第一片用伞盘较大的流线型绝缘子可收到一定效果。
输电线路的结构及各部件分类
二、避雷线 避雷线作用是防止雷电直接击于导线上， 避雷线作用是防止雷电直接击于导线上，并把雷电流引 入大地。避雷线悬挂于杆塔顶部， 入大地。避雷线悬挂于杆塔顶部，并在每基杆塔上均通过接 地线与接地体相连接，当雷云放电雷击线路时， 地线与接地体相连接，当雷云放电雷击线路时，因避雷线位 于导线的上方，雷首先击中避雷线， 于导线的上方，雷首先击中避雷线，并藉以将雷电流通过接 地体泄入大地，从而减少雷击导线的几率， 地体泄入大地，从而减少雷击导线的几率，起到防雷保护作 35kV线路一般只在进 线路一般只在进、 用。35kV线路一般只在进、出发电厂或变电站两端架设 避雷线，110kV及以上线路一般沿全线架设避雷线 及以上线路一般沿全线架设避雷线， 避雷线，110kV及以上线路一般沿全线架设避雷线，避雷线 常用镀锌钢绞线。
均压环。用来均匀绝缘子上电压分布的环， 2）均压环。用来均匀绝缘子上电压分布的环，以使绝缘 子每片承受的电压基本均匀。 子每片承受的电压基本均匀。 屏蔽环。用来降低金具上电晕强度的环称为屏蔽环。 3）屏蔽环。用来降低金具上电晕强度的环称为屏蔽环。 重锤。 4）重锤。可以抑制悬垂绝缘子串或跳线绝缘子串摇摆过 直线杆塔上导线和避雷线被上拔。 大、直线杆塔上导线和避雷线被上拔。 防震锤。可以减少振动的振幅，从而减少导线的振动。 5）防震锤。可以减少振动的振幅，从而减少导线的振动。
2、接续金具 接续金具是用来连接导线或避雷线的， 接续金具是用来连接导线或避雷线的，主要为导线各种压接方式 钳压、液压、爆压等）所用的接续管及补修管、并沟线夹、 （钳压、液压、爆压等）所用的接续管及补修管、并沟线夹、预绞丝 等。 导线的连接方法主要有钳接和压接，当导线截面小于等于240mm2 导线的连接方法主要有钳接和压接，当导线截面小于等于240mm2 采用钳接管连接，当导线截面大于等于300 mm2时 时，采用钳接管连接，当导线截面大于等于300 mm2时，采用压接管 连接，例如用液压或爆压方法连接，避雷线均采用压接法连接。 连接，例如用液压或爆压方法连接，避雷线均采用压接法连接。
输电线路基础知识
运行方式本站电气主接线为单元接线，1F、2F机组分别并列于10kVⅠ、Ⅱ段母线，经1B、2B主变接入220kV Ⅰ母，斜卡电站电量通过斜塔线汇聚于220kv母线上，通过一回220kV踏九线送入500kV九龙变电站。
1CB、2CB厂变分别接于10kVⅠ、Ⅱ段母线，3CB厂变接于35kV斜塔线上。
线路构成架空输配电线路的主要部件有:导线、避雷线、金具、绝缘子、杆塔、拉线和基础、接地装置等，如下图所示：各部件作用及分类1、导线导线是固定在杆塔上输送电流用的金属线，由于导线常年在大气中运行，经常承受拉力，并受风、冰、雨、雪和温度变化的影响，以及空气中所含化学杂质的侵蚀。
因此，导线的材料除了应有良好的导电率外，还须具有足够的机械强度和防腐性能。
目前在输电线路设计中，架空导线和避雷线通常用铝、铝合金、铜和钢材料做成，它们具有导电率高，耐热性能好，机械强度高，耐振、耐腐蚀性能强，重量轻等特点。
一般输电线每相采用单根导线，对于超高压容量输电线路，为了减小电晕以降低电能损耗，并减小对无线电、电视的干扰，多采用相分裂导线，即每相采用两根、三根或更多跟导线。
2.避雷线（架空地线）避雷线作用是防止雷电直接击于导线上，并把雷电流引入大地。
避雷线悬挂于杆塔顶部，并在每基杆塔上均通过接地线与接地体相连接，当雷云放电雷击线路时，因避雷线位于导线的上方，雷首先击中避雷线，并藉以将雷电流通过接地体泄入大地，从而减少雷击导线的几率，保护线路绝缘免遭雷电过电压的破坏，起到防雷保护作用。
在架空地线中通以通信用的光纤，这种架空地线称为光纤复合架空地线。
3.线路金具通常把输电线路使用的金属部件总称为金具，输电线路金具主要起支持、固定、接续导地线的作用，是连接导线与绝缘子、绝缘子与杆塔以及地线与杆塔的重要部件。
金具种类繁多，按照性能和用途可分为：线夹、连接金具、接续金具、保护金具和拉线金具。
4.绝缘子绝缘子是线路绝缘的主要元件，用来支撑或悬吊导线使之与杆塔绝缘，保证线路具有可靠的电气绝缘强度，用来支持或悬挂导线，并使导线与杆塔间不发生闪络的原件，是支撑导线并使之与杆塔绝缘的物体。
谈架空线路电力金具的选择与应用
摘要：电力金具是指连接和组合电力系统中各类装置，以传递机械、电气负荷及起到某种防护作用的金属附件，在架空输配电线路中起着支持、紧固、连接、接续、保护导线和避雷线的作用，并且能使拉线紧固。它们把导线连接起来组成通电回路，通过绝缘子将导线悬挂于杆塔上，并保护导线和绝缘子免受高电压的伤害，同时将电晕和无线电干扰控制在合理的水平，保护人类的生活环境。但金具的种类较多，如果不按照金具的性能及用途进行合理选择和应用，将会造成工程成本的增加，对整个线路的运行维护增加困难，影响整个线路的稳定运行。因此架空输配电线路金具的选择必须综合考虑各方面的因素，选择最合理适用的金具类型尤为重要。
4.悬垂线夹的基本结构
悬垂线夹一般包括线夹船体、压板（含紧固螺栓）及回转轴等部件，对于不用回转轴的悬垂线夹，仅在特殊场合使用。
4.1中心回转式悬垂线夹
中心回转式悬垂线夹由可锻铸铁制造的线夹船体、压板及U形螺丝组成。它利用两个U形螺丝压紧压板使导线固定在线夹船体中，船体由两块钢板冲压而成的挂板吊挂，挂板安装在船体两侧的挂轴上，线夹转动轴和导线在同一轴线上，回转灵活。中心回转式悬垂线夹握力较大，适用安装中小截面的铝绞线及钢芯铝绞线。
2.耐张线夹
耐张线夹用来将导线或避雷线固定在非直线杆塔的耐张绝缘子串上，起锚固作用，亦用来固定拉线杆塔的拉线。耐张线夹按其结构和安装方法主要分为压缩型、螺栓型、楔型和预绞式耐张线夹。
2.1导线用耐张线夹的选择
导线用耐张线夹一般分为两类，第一类用螺丝将导线压紧固定，线夹只承受导线全部拉力（即导线计算拉断力），而不导通电流。这类线夹称为螺栓型耐张线夹。其主要优点是施工安装方便，并对导线有足够张线夹适用于安装中小截面的导线。第二类称为压缩型耐张线夹，采用液压或爆压方法将导线的铝股、钢芯与线夹的铝管、钢锚压在一起。线夹本身除承受导线的全部拉力（即导线的计算拉断力）外，还是导电体，这类线夹适用于安装大截面的导线。采用液压方法连接导线的耐张线夹，其钢锚和铝管压后外形为正六角形[1]。
输电线路绝缘子及其连接金具的选择
输电线路绝缘子及其连接金具计算河北兴源工程建设监理有限公司许荣生最大使用应力=计算拉断力×新线系数×40%÷导线截面积年平均使用应力=计算拉断力×新线系数×年平均系数÷导线截面积实际使用应力=计算拉断力×新线系数÷安全系数÷导线截面积一、已知条件见下图该图为JL/G1A-240/30导线35kV输电线路的双联耐复合绝缘子串组装图。
根据GB/T 1170-2008国家标准《圆线同心绞架空导线》，JL/G1A-240/30的额定拉断力为75.19kN,由于线路导线上有接续管、耐张管、补修管，而使得导线的计算拉断力降低，故设计使用的导线保证计算拉断力为其实际额定拉断力95%；根据2009年5月编制的“河北省南部电力系统污秽区分布图”该线路处于Ⅳ级污秽区，其线路标称电压爬电比距为3.2~3.8cm/kV。
试选择该线路的绝缘子及其连接金具，满足设计规范要求的机械强度及电气强度。
二、计算依据1.《66kV及以下架空电力线路设计规范》GB50061-2010；2. 《圆线同心绞架空导线》GB/T 1170-2008；3.《110kV~750 kV架空输电线路设计规范》GB 50545-2010。
三、计算1．导线最大使用张力根据《66kV及以下架空电力线路设计规范》GB50061-2010的第5.2.3“导线或地线的最大使用张力不应大于绞线瞬时破坏张力的40%”的要求，JL/G1A-240/30的导线最大使用张力为75.19kN×95%×40%=28.572kN。
2．绝缘子及连接金具的机械强度根据《66kV及以下架空电力线路设计规范》GB50061-2010的第5.36.1”。
“绝缘子和金具的机械强度应按下式验算：kF<FU式中k——机械强度安全系数，表5.3.2绝缘子及金具的机械强度安全系数——绝缘子及金具的额定破坏荷载（kN）。
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输电线路绝缘子及其连接金具计算
河北兴源工程建设监理有限公司许荣生
最大使用应力=计算拉断力×新线系数×40%÷导线截面积
年平均使用应力=计算拉断力×新线系数×年平均系数÷导线截面积
实际使用应力=计算拉断力×新线系数÷安全系数÷导线截面积
一、已知条件见下图
该图为JL/G1A-240/30导线35kV输电线路的双联耐复合绝缘子串组装图。
根据GB/T 1170-2008国家标准《圆线同心绞架空导线》，JL/G1A-240/30的额定拉断力为75.19kN,由于线路导线上有接续管、耐张管、补修管，而使得导线的计算拉断力降低，故设计使用的导线保证计算拉断力为其实际额定拉断力95%；根据2009年5月编制的“河北省南部电力系统污秽区分布图”该线路处于Ⅳ级污秽区，其线路标称电压爬电比距为3.2~3.8cm/kV。
试选择该线路的绝缘子及其连接金具，满足设计规范要求的机械强度及电气强度。
二、计算依据
1.《66kV及以下架空电力线路设计规范》GB50061-2010；
2. 《圆线同心绞架空导线》GB/T 1170-2008；
3.《110kV~750 kV架空输电线路设计规范》GB 50545-2010。
三、计算
1．导线最大使用张力
根据《66kV及以下架空电力线路设计规范》GB50061-2010的第5.2.3“导线或地线的最大使用张力不应大于绞线瞬时破坏张力的40%”的要求，JL/G1A-240/30的导线最大使用张力为
75.19kN×95%×40%=28.572kN。
2．绝缘子及连接金具的机械强度
根据《66kV及以下架空电力线路设计规范》GB50061-2010的第5.36.1
”。
“绝缘子和金具的机械强度应按下式验算：kF<F
U
式中k——机械强度安全系数，
表5.3.2绝缘子及金具的机械强度安全系数
——绝缘子及金具的额定破坏荷载（kN）。
F——设计荷载（kN）, F
U
绝缘子的额定破坏荷载为大于F
>kF
U
2.1合成绝缘子的额定破坏机械强度的选择：
2.1.1在运行工况下的合成绝缘子的额定破坏机械强度计算
式中k=3,——在运行工况下的合成绝缘子的安全系数；
F=28.572kN/2=14.286 （kN）——运行情况设计荷载,
代入F
>kF=3×14.286kN=85=42.858 kN,
U
选70 kN>42.858 kN，满足规范要求；
2.1.2断线工况下合成绝缘子的额定破坏机械强度的选择
根据《66kV及以下架空电力线路设计规范》GB50061-2010的第8.1.13“断线工况下，耐张型杆塔的地线张力应取地线最大使用张力的80%,导线张力应取导线最大使用张力的70%”。
断线工况下设计荷载F=28.572kN/2×70%=14.286=10 kN，
>kF=1.8×10kN=18 kN,
代入F
U
选70 kN>18 kN，满足规范要求；
2.1.3断联工况下合成绝缘子的额定破坏机械强度的选择
断联工况下设计荷载F=28.572kN，
代入F
>kF=1.5×28.572kN=42.858 kN,
U
选70 kN>42.858 kN，满足规范要求；
结论无论在任何工况下合成绝缘子的额定破坏机械强度选70 kN均符合设计规范的要求。
2.2连接金具的额定破坏机械强度的选择：
2.2.1 U型环、PH延长环、L型连扳的选择：
在运行工况下,
该金具的设计荷载F=28.572kN,
该金具额定破坏荷载为F
>kF=2.5×28.572kN=71.43kN,
U
选金具额定破坏荷载为100 kN>71.43kN，符合设计规范的要求。
2.2.2在断联工况下,直角挂板、球头环、双联碗头的选择：
该金具的设计荷载F=28.572kN,
>kF=1.5×28.572kN=42.858kN,
该金具额定破坏荷载为F
U
选金具额定破坏荷载为70 kN>42.858kN，符合设计规范的要求。
3．绝缘子电气强度计算
根据《110kV~750 kV架空输电线路设计规范》GB 50545-2010第7.0.7“复合绝缘子的爬距，在重污区不应小于盘型绝缘子最小要求值的3/4,且不应小于2.8cm/kV”,本线路处于Ⅳ级污秽区，其线路标称电压爬电比距为3.8cm/kV×0.75=2.85 cm/kV，其爬距不小于：
2.85 cm/kV×35Kv=99.75 cm
计算结果见下表：。