金具强度计算
输电线路设计—金具
输电线路设计—金具一、金具的种类在输电线路设计中，常见的金具种类包括电杆顶金具、拉线夹、悬挂夹、接地棒等。
它们各自有着不同的作用和用途。
1.电杆顶金具：用于固定、连接电杆和导线。
主要有插接式电杆顶金具和压接式电杆顶金具两种。
插接式电杆顶金具通常由螺栓、支座和插头等组成，便于更换和维修。
压接式电杆顶金具则采用压接方式将导线连接到电杆上，具有较高的接触面积和强度。
2.拉线夹：用于连接绝缘导线和拉线，通常由夹体、固定螺栓、垫圈等组成。
拉线夹需要具备良好的电气性能和导线的承载能力，以保证线路的正常输电。
3.悬挂夹：用于固定输电线路的间隙裸电缆，使其保持一定的张力和支撑。
悬挂夹通常由夹线体、固定螺栓、挂环等组成，抗拉强度要求较高。
4.接地棒：用于将输电线路接地，以保证人身安全和降低雷击可能性。
接地棒需要选择导电性能较好的材料，并进行良好的接地接口处理。
二、金具的选材金具的选材直接影响到线路的稳定性和安全可靠性。
一般情况下，金具的选材要考虑以下几个方面：1.金具的导电性能：选用电导率较高的材料，以减小电阻，降低能量损耗。
2.金具的耐腐蚀性：金具在户外使用，常接触到各类大气环境，容易受到风吹日晒、雨水侵蚀等，因此需要选择能够抵抗腐蚀的材料。
3.金具的强度和韧性：金具需要承受一定的张力和外力，因此需要具备足够的强度和韧性，以保证其不会发生损坏、折断等情况。
4.金具的可靠性：金具的可靠性是确保线路安全运行的重要因素。
因此，在选材时需要考虑金具的寿命、使用环境和工艺要求等因素，以保证金具的可靠性和稳定性。
三、设计要点和注意事项在进行输电线路金具设计时，需要注意以下几个要点和注意事项：1.合理确定金具间距和张力：金具的间距和张力的确定需要综合考虑导线的类型和规格、线路的长度和负载情况等因素。
间距过大或张力过小都会影响线路的稳定性，导致电线路的功率损失和负载能力下降。
2.金具的防震设计：金具需要具备一定的抗震能力，以防止地震等自然灾害对线路的破坏。
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。
输电线路的结构及各部件分类
七、接地装置 埋设在基础土壤中的圆钢、扁钢、角钢、钢管或其组合 式结构均称接地装置。其与避雷线或杆塔直接相连，当雷击 杆塔或避雷线时，能将雷电流引入大地，可防止雷电击穿绝 缘子串的事故发生。接地装置主要根据土壤电阻率的大小进 行设计，必须满足规程规定的接地电阻值的要求。
二、避雷线 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，起到防雷保护作 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，避雷线 常用镀锌钢绞线。
3、固定金具 固定金具是用来将导线固定在绝缘子串上，或将避雷线固定 在金具串上，如悬垂线夹，耐张线夹。此外，在超高压线路上为 了防止和减少电晕的影响，还采用了XGF型防晕悬垂线夹。
4、保护金具 它包括导线及避雷线的防振金具和绝缘金具。防振金具有：防 震锤、护线条、阻尼线、补修条、铝包带等。绝缘金具有：间隔棒、 均压环、屏蔽环、重锤等。 1）间隔棒。使用在分裂导线上，作用是防止导线之间的鞭击，抑 止微风振动，抑止次档距震荡。
4、光滑导线 光滑导线由于外径较普通导线略小，可减少导线承受的风和冰荷 载，由于表面光滑可减少导线舞动现象。在欧洲，美国，日本都已 得到应用。 5、分裂导线 一般，每相2根为水平排列，3根为两上一下倒三角排列，4根为 正方形排列。 分裂导线在超高压线路得到广泛应用。它除具有表面电位梯度小， 临界电晕电压高的特性外，还有以下优点。 （1）单位电抗小，其电气效果与缩短线路长度相同； （2）单位电纳大，等于增加了无功补偿； （3）用普通标号导线组成，制造较方便； （4）分裂导线装间隔棒可减少导线振动，实测表明双分裂导线比单 根导线减小振幅50%，减少振动次数20%，四分裂减少更大。
电力金具类别及要求
电力金具类别及要求电力金具是指用于电力系统中连接、固定、分流等的金属配件。
根据使用场景和功能要求，电力金具可以分为以下几类：1.导线金具：用于固定和连接电力系统中的导线，主要包括导线夹、导线支架、导线挂钩等。
导线金具要求具有良好的耐腐蚀性能，能够抵抗电气击穿和机械冲击，保证导线的固定性和连接性。
2.接地金具：用于电力系统的接地连接，以降低电力设备的漏电压，保护人身和设备安全。
接地金具要求材质具有良好的导电性能，能够有效将电流引入地下，确保接地系统的可靠性。
3.绝缘金具：用于电力系统中带电部分与接地部分之间的绝缘连接。
绝缘金具要求具有良好的绝缘性能，能够避免电气击穿，确保电力系统的安全运行。
4.保护金具：用于电力系统中对设备和线路进行保护的金具。
主要包括熔断器、避雷器、避雷针等。
保护金具要求具有良好的过载和短路保护功能，能够在故障发生时迅速切断电流，保护设备和线路不受损害。
5.支架金具：用于电力系统中支撑和固定设备和线路的金具。
主要包括电线杆、悬挂子、跨越架等。
支架金具要求具有良好的机械强度和抗风荷载能力，能够稳定支撑设备和线路，确保电力系统的正常运行。
电力金具的要求主要包括以下几个方面：1.机械强度：电力金具要求具有足够的机械强度，能够承受外部荷载和冲击，在恶劣的环境条件下保持稳定的连接和固定。
2.耐腐蚀性：电力金具要求具有良好的耐腐蚀性能，能够在潮湿、高温、寒冷等条件下长期使用，不生锈、不腐蚀，保持良好的导电和绝缘性能。
3.导电性能：导线金具和接地金具要求具有良好的导电性能，能够保证电流的正常传输和引入地下。
绝缘金具要求具有良好的绝缘性能，能够防止电气击穿和漏电，确保电力系统的安全运行。
4.安装方便：电力金具要求安装方便、操作简单，能够快速、准确地完成连接和固定工作。
5.抗风荷载能力：支架金具要求具有足够的抗风荷载能力，能够在强风等极端气象条件下保持稳定性。
总之，电力金具是电力系统中不可或缺的金属配件，具有连接、固定、分流等功能。
线路金具类别及要求
线路金具类别及要求线路金具是电力系统中的重要组成部分，用于连接、固定和保护输电线路设备。
根据不同的用途和作用，线路金具可以分为若干类别，并有相应的要求。
首先，我们来看一下线路金具的分类。
根据其作用和位置，可以将线路金具分为以下几类：1.导线金具：导线金具主要用于连接导线和导线之间，以及导线和设备之间。
常见的导线金具包括接线索、绝缘子、接地线夹等。
2.支撑金具：支撑金具主要用于固定和支撑输电线路所使用的杆塔和悬垂线。
常见的支撑金具包括悬垂子、接地线杆塔夹等。
3.跨越金具：跨越金具主要用于支撑和固定输电线路在两个杆塔之间的跨越部分。
常见的跨越金具包括绝缘子串、导线夹等。
4.绝缘金具：绝缘金具主要用于保护导线和杆塔之间的绝缘，防止导线与杆塔接触产生短路。
常见的绝缘金具包括绝缘子、绝缘子串等。
5.接地金具：接地金具主要用于保证输电线路的接地安全，减小雷击和电流过载的危害。
常见的接地金具包括接地线夹、接地线杆塔夹等。
以上是线路金具主要的分类，接下来我们来看一下线路金具的要求。
1.耐久性要求：线路金具要具有良好的耐久性，能够在恶劣的气候条件和高负荷运行下长时间稳定工作，不易损坏或脱落。
2.机械强度要求：线路金具要能够承受输电线路的负荷、风压、弯曲、振动等力量，具有足够的机械强度和刚度，不发生断裂或变形。
3.耐腐蚀要求：线路金具要能够抵抗大气、土壤和水等介质的侵蚀和腐蚀，具有良好的防腐蚀性能，不易生锈或损坏。
4.绝缘性能要求：线路金具的绝缘性能应符合要求，能够保证导线和杆塔之间的良好绝缘，防止漏电和短路。
5.安全可靠要求：线路金具要能够满足电力系统的安全要求，具有良好的操作性能和可靠的连接性，确保线路的正常运行。
6.标准化要求：线路金具应符合国家和行业相关标准的要求，具有统一的标准规格和性能参数，方便选择、安装和维护。
以上是线路金具的一般要求，不同的线路金具还可能有一些特殊的要求，需要根据实际使用情况和具体标准进行规定和验证。
输电线路绝缘子及其连接金具的选择计算
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F——设计荷载（kN）, F——绝缘子及金具的额定破坏荷载（kN）。
U>kF绝缘子的额定破坏荷载为大于FU2.1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%”。
线路金具常用参数
W-7A
固定型
悬垂线夹
XGU-1
LGJ-16~25
XGU-2
LGJ-35~70
XGU-3
LGJ-95~150
XGU-4
LGJ-185~240
避雷线线金具组合
型式
名称
型号
适用钢绞线
标号
直径
悬垂组合
U型挂环
U-7
悬垂线夹
XGU-1
GJ-25~35
6.6-7.8
XGU-2
GJ-50~70
9~11
耐张组合
30°
45°
60°
水平距
拉线长
水平距
拉线长
水平距
拉线长
1.732H
2H
1H
1.414H
0.577H
1.155H
钢芯铝绞线截面
结构尺寸
（毫米）
外径
钢绞线截面
股数/线径（毫米）
铝股
钢芯
LGJ-70
6*3.8
7*1.3
11.4
GJ-25
7*2.2
LGJ-95
28*2.08
7*1.6
13.7
GJ-35
7*2.6
LGJ-120
28*2.29
7*2
15.2
GJ-50
7*3
LGJ-150
28*2.59
7*2.2
17
GJ-70
19*2.2
LGJ-185
28*2.87
7*2.5
19
GJ-100
19*2.6
悬垂组合
名3片；110KV，7片
U型螺丝
U1880
直角挂板
Z-7
ADSS光缆金具介绍
ADSS光缆金具介绍耐张线夹用途：ADSS预绞丝耐张线夹主要用于架空自承式ADSS光缆线路的固定、锚紧，一般安装于终端塔、紧线耐张塔、转角塔等位置。
组成：预绞丝耐张线夹组件每套包括：内绞丝、外绞丝、拉环。
用户可根据设计要求配置选购其它的连接件。
特点：预绞丝耐张线夹对导线（光缆）的握力可达到导线（光缆）极限抗拉强度（R.T.S）的95%以上，无应力集中及振动应力的影响。
单层耐张线夹用途：ADSS单层耐张线夹，与耐张线夹作用相似。
主要用于50～200米短跨距的转角、耐张、终端等杆塔,不但适于架空光缆，还可用于架空导线、拉线等的锚接安装以及光缆施工中作牵引线夹用。
特点：结构简单，安装快捷方便。
组成：单层耐张线夹是由预绞丝、拉环、U形环等组成。
单层耐张线夹亦可根据用途及按用户的要求选取铝包钢丝或镀锌钢丝材料来制造悬垂线夹用途：ADSS预绞丝悬垂线夹主要用于架空自承式ADSS光缆线路上，作悬挂光缆之用，与普通悬垂线夹的作用相似。
建议使用在线路转角≤30º时的环境。
特点：1、极低的静态应力的合理分布，提高了动态应力(如振动或舞动)的承受能力，其握力可达光缆极限抗拉强度(RTS)的10%～20%。
2、与光缆无刚性接触(柔性握紧)，使磨损降至最低。
3、优良材质使线夹有良好的弹性和韧性，极强抗疲劳性和防腐性，安全使用年限长。
4、不仅有效地保护光缆，而且其平滑的轮廓外形使电晕放电及电磁损耗大大减小。
组成：预绞丝悬垂线夹由内绞丝、外绞丝、橡胶插件、悬垂夹板(壳体)等组成。
用户可根据设计要求配置选购其它的连接件。
双悬垂线夹用途：ADSS预绞丝双悬垂线夹也称双支点悬垂线夹，它除了具有一般单悬垂线夹的所有性能之外，主要用于跨越江河、峡谷等800米以上长距离架空ADSS光缆线路及转角30°～60°的杆塔上。
特点：光缆由双支点支撑固定及保护，从而保证了长跨越、大转角环境下光缆的运行安全可靠。
组成：预绞丝双悬垂线夹由内层丝、外层丝、橡胶插件、悬垂夹板、挂板、三角联板等组成。
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金具强度计算目录
一、计算说明
二、计算过程
三、结论
四、应力表
1/2
1×=1×=1×=1×=1×γ1s =1×××=×1×=1×γ3S =1×××=1×g 5=1×γ5S =1×××=×=N 2
1×1××=N 00
×2
001/2
×2×P h l h cos(ψ/2)+P is +2Fsin (ψ/2))最大弧垂控制工况：高温500 — 金具允许机械荷载，N/m ；
P V 、P H 式中：
9.81×（1、计算参数
1.1 工程名称：
1.2 电压等级：1.3 kV G is = 5.00P is =9.81A I =－（ — 分别为一相导线覆冰、最大风速或最低气温时垂直荷载及风荷载，N/m ；（1－σc P v Gis ｝+l h 2］－σc ｛［W ic 2）σo P c σo P c
2、计算公式(手册P 606)
l Vc =N/m N/mm 2N/mm 2
100.88100.885.63
2.2 大风工况：
V 217.27N/m
10-3P H =100.88 3.16
N/m W ic =T R =K I
P V =g 340103
=2.59.849
16000249.0－（σ覆冰P c =55.79210.78）710-3 — 一相导线最大弧垂时单位荷载，N/m ；— 分别为一相导线最大弧垂时及覆冰、最低气温或最大风速时的应力，N/mm 2
；
F σ0=1.4 σc 、σo P c W ic — 一相导线覆冰、最大风速或最低气温时张力，N ；ψ — 线路转角，(°)。
2.1 覆冰工况：
σc =σm l Vc — 导线最大弧垂时允许垂直档距，m ；l h — 水平档距，m ；
G is 、P is 69.8969.89N
1616
将上述参数代入公式可得：
×30100.8821263.49N
171.230.02+0.0331.33 3.16×650=93.80810-3210.78×F =σ覆冰S=210.78［16000l Vc =69.89×｛210.78 5.63+93.81
+2×21263.49×sin ）2
=
919.73
m
1+650×（］－）
210.78 5.63－
69.8917.27×cos ｝一、计算说明
— 分别为金具或金具与绝缘子串覆冰时的垂直荷载及水平荷载，N ；
二、计算过程
1×=1×=1×=1×=1×γ1s =1×××=×1×=1×γ1S =1×××=1×g 4(30)=1×γ4(30)S =1×××=×=N 2
1×1××=N 00
×2
001/2
×2×1×=1×=1×=1×=1×γ1s =1×××=×1×=1×γ1S =1×××=×=N 2
1×1××=N 00
×2
001/2
×2×1×=1×=1×=1×=1×γ1s =1×××=×1×=1×γ1S =1×××=×=N 2
1×1××=N 00
×2
001/2
×2×N/mm 2
N/mm 2cos ）0.00××3014N/m N/m 69.89100.8810-310-355.79 5.63
10000100.88N/mm 210-3100.8896.68N/mm 2
5.63
171.063072.795.63
N/m 100.88 5.63
N/m N
=×49.0（10-3100.88 5.63
10-3100.887343.06｝0.02P is =16
0.03）×××+V 2l Vc =69.89σ0=σ年平G is = 5.00P V =0.00
N/m g 1P H =P c =69.8955.79103
=W ic =K I
4T R =402.4 年平工况：
σc =σm 5.63）
5.63=
2747.00
m
（1－
69.89σc =P V =σ0=96.68P c =W ic =T R =40103
σm 69.8955.79σ大风N/m 0.00
10-3100.8810-3N
55.79G is = 5.009.8P H = 2.50.00=g 1K I
49
=171.06N
（0.02K I
2.5=9.81×16
0.03）×302.3 低温工况：
72.79P c =55.79］－×－16000N
167343.06将上述参数代入公式可得：
++0.03σ0=σ低温+2×16000P is =9.81A I V 25.63［16000sin ） 5.63
171.06N
16
σc =σm 69.8969.89171.06
+650N/mm 2N/m 100.88169.8172.7972.7955.79×49
103
=0.00
N/m 2P V =g 1P H = 5.009.8将上述参数代入公式可得：
×W ic =T R =10000=4069.8971.389.8A I =9.8114162
×sin 71.38［）7200.81N
（0.00l Vc =69.89×｛72.799.81+2×F =σ大风S=96.68100.88+171.06
（0.00×650cos ×｛［160002－+2×9753.08l Vc =69.8969.89 5.63）
96.68 5.6396.68 5.63×sin ×=
2228.82
m
F =σ低温S=P is =9.81A I V 2
G is =）
71.38 5.63（1－
69.89 5.635.63+171.06×650××=
1744.50
m
F =σ年平S=将上述参数代入公式可得：
×｛71.38）2
｝+49.0cos ｝+650N/m 100.887200.81×（1－×14650］+2－－49.0］N/mm 2
0.0249
（71.38（2
6509753.08－
×=
221/2
1g 3
1×=1××=N 1×γ3S =1×××=221/2
m m m m m
l Vc 即：m
断线时导线的最大使用张力： 所以，当D17直线塔的代表档距为550m,水平档距为650时，所用金具的最大允许垂直档距为919.73m。
]×100.8817.27N/m )117.27
×8070.4(×103)-171.23断线时：l Vc =1539.3540.001.50(25%=
1539.35
×103g 3 — 断线时导线的最大使用张力，N ； — 自重加冰重荷载，N/m ；K — 断线时的金具安全系数；
T Ks ×
覆冰时：l Vc =式中：
T R — 金具的额定机械破坏强度，kN ； — 断线时所取导线张力的百分数；2.5.2 计算过程：
l Vc =[g 3=
8070Ks=25%T=σm S 80年平时：l Vc =1744.50l Vc =919.73
80大风时：l Vc =2228.82N/mm 2
10-3σ断线= 将以上参数带入公式计算得：
自重加冰重荷载:综合几种工况的计算结果：
100.882.5.1 断线时最大允许垂直档距的计算公式：
l Vc =[T R K (-(K S T )])2.5 断线时：
断线时导线的最大使用应力：低温时：l Vc =2747.00919.73故导线的最大允许垂直档距为：覆冰工况时的同理可计算其它直线塔金具的最大允许垂直档距：三、结论。