預絞式金具

預絞式金具是指用預成型螺旋條狀物纏繞於導線或地線上，用於承受機械或電氣荷載的金具。預絞式金具在20世紀40年代由美國PLP公司發明，幾十年來，預絞式金具被成功套用於國外許多高壓線路中。我國預絞式金具從20世紀80年代開始使用，主要套用於全介質自承式光纜（alldielectric self－supporting optical fiber cable，ADSS）、光纖複合架空地線（optical fiber composite overheadground wire，OPGW）光纜和特高壓送電線路工程。

基本介紹

• 中文名：預絞式金具
• 外文名：Pretwisted metal tools
• 學科：電力工程
• 領域：能源
• 範圍：電力系統
• 作用：承受機械或電氣荷載

簡介

預絞式金具在20世紀40年代由美國PLP公司發明，幾十年來，預絞式金具被成功套用於國外許多高壓線路中。我國預絞式金具從20世紀80年代開始使用，主要套用於全介質自承式光纜（alldielectric　self－supporting　optical　fiber　cable，ADSS）、光纖複合架空地線（optical　fiber　composite　overheadground　wire，OPGW）光纜和特高壓送電線路工程。

在電網所在區域，預絞式金具從2008年南方冰災開始套用於架空導線上。從大量的架空線路運行數據來看，預絞式金具具有分散集中應力、免工具安裝、使用壽命長、金具損耗低等優越於傳統金具的性能。雖然預絞式金具的生產成本稍高於傳統電力金具，但從長期考慮，使用預絞式金具可大大降低線路的運行成本。

幾種典型的架空送電線路

1.重覆冰線路

導線覆冰是指在一定氣候條件下，雨水滴落在導線上凍結成冰，並附著導線表面形成一定厚度的冰層。當導線覆冰厚度超過20mm 時，就稱為重覆冰線路，其特點是覆冰使得導線的弧垂和荷　載增大，導線動態張力性能降低，從而導致導線的迎風面積增加。

2.大跨越線路

在導線架設過程中不可避免地存在檔距特別大的情況，如跨江河、湖泊或海峽等，跨越檔距超過1000m或跨越塔高在100m以上，通常稱這種線路為大跨越線路。由於大跨越線路檔距大，導線所受的水平風荷載比普通檔距導線大很多。同時，江河、湖泊等地理環境的表面粗糙度相對普通地面低，在同等條件下，基本風速更大，時間更長，所選用的導線更注重機械特性，難以克服微風振動，造成線夾與導線間發生疲勞磨損，增加斷線風險。

3.大高差山區線路

架空送電線路在經過山地地形特別是連續上下高山峻岭時，直線塔的前後檔高差很大，常規懸垂線夾懸垂角無法滿足其要求，容易造成導線局部機械損傷而引起斷股。

預絞式金具在架空送電線路的套用特點

1.在覆冰線路的套用

對於重覆冰地區的線路，導線發生覆冰後，覆冰會極大地增加導線的垂直荷載和水平風荷載，同時也會在導線不均勻覆冰、不同期脫冰甚至舞動時產生縱向張力。

在設計覆冰地區的架空送電線路時，要求懸垂線夾對導線有更大的握力，以抵抗重覆冰造成的各種不良影響。而預絞式懸垂線夾由於採用了在內部正中心加裝高性能橡膠襯墊與導線直接接觸，以較長的預絞絲纏繞在橡膠墊和導線表面的結構方式，使得預絞式懸垂線夾具有無應力集中點和握力大等優點。以AGS5133型預絞式懸垂線夾（為例，根據中國電力科學研究院實驗報告（編號：K111S30663）顯示，該型號的預絞式懸垂線夾的握力達到65kN，完全滿足重冰區導線握力的要求，非常適合重覆冰線路套用。

另外，覆冰線路可適當採用預絞式防舞動鞭，它主要由緊握段、支撐段、防舞段三部分組成。防舞動鞭的防舞段能連續不斷地改變纜線在風吹動下的動力學外形，破壞導線的空氣運動，從而預防導線舞動。此外，由於防舞段並非與導線緊固在一起，在有風吹動時與導線之間存在相對運動甚至拍打，可在輕度覆冰時起到一定的除冰效果。

2.在大跨越線路的套用

大跨越送電線路的特點是檔距大，通常採用重量輕、截面小且機械強度較大的導線，如鋼絞線或鋁合金絞線等，這類導線的缺點主要是較難消除微風震動。根據線路運行數據和研究顯示，微風振動是造成導線產生疲勞損耗的主要因素。

傳統的懸垂線夾屬於螺栓型線夾，其原理是通過螺栓壓縮導線，以保持金具對導線的握力。這種線夾設計生產較簡單，成本較低，套用面廣。但是從國內外統計數據結果顯示，幾乎所有的導線疲勞損傷都出現在導線與金具相接觸的部位。在傳統金具作用下，接觸區域的導線很容易產生較高的動態應力和靜態壓應力。而預絞式懸垂線夾通過新型的結構設計理念，使得線夾在對導線提供足夠握力的同時，金具本身不需要通過螺栓作用於導線上，使得導線與金具的接觸面增大，接觸處無應力集中點，有效地將金具對導線的靜態壓力分散到足夠大的區域內。另外，一定長度的預絞絲纏繞在導線表面後，能明顯提高導線接觸區域的彎曲剛度，降低了動態應力。

安裝了傳統螺栓型懸垂線夾和預絞式懸垂線夾的兩種導線，在同等條件下經過幾千萬次的振動疲勞後，前者出現了比較嚴重的導線斷股現象，而後者沒有出現導線損壞現象。由此可以看出，預絞式懸垂線夾具有較強的抗疲勞性能，可有效地降低大跨越送電線路的疲勞損耗。

3.在大高差線路的套用

預絞式懸垂線夾分為單支點和雙支點兩種類型，通常單支點可以滿足導線懸垂角小於30°的情況，而雙支點最大可用到60°。對位於山區的送電線路，預絞式懸垂線夾能滿足大高差懸垂角的要求。同時，由於大高差線路垂直檔距大，懸掛點垂直荷載大，相對於普通線夾，預絞式懸垂線夾可以分散集中應力，對導線提供更大的握力。因此，預絞式懸垂線夾套用於大高差線路更具優勢。

另外，由於大高差線路高差角比較大，傳統防振錘的固定方式很容易在導線發生蠕變時產生跑錘現象，而預絞式防振錘採用預絞絲將防振錘綁緊在導線上，能有效地克服滑錘問題，同時又起到防振作用。

預絞式金具的其他優點

1.安裝簡便

普通金具在安裝時需要藉助相應的安裝工具，安裝過程複雜，耗時較長；而預絞式金具得益於其獨特結構，在整個安裝過程中工人僅需將每根預絞絲按預定方向纏好，不需任何輔助工具，降低安裝難度和安裝工人登塔時的負荷，便於目測安裝質量。

2.高效節能

在我國電網建設過程中，用鐵磁材料製作的金具得到大量套用，如XGU型懸垂線夾，主要是因其材料成本較低，加工方便。但隨著對鐵磁材料金具研究的深入，它線上路運行過程中產生的高能耗逐漸引起了人們的注意。為了降低金具的能耗，國內外普遍採用節能型的鋁合金金具，而預絞式金具一般都是由鋁合金材料製成，相比鐵磁材料金具，鋁合金金具不僅能滿足送電線路對金具機械強度的要求，而且具有明顯的節能效果。根據北京PLP公司提供的中國電力科學研究院對3種典型懸垂線夾的能耗測試實驗報告顯示（編號：K111S30663），傳統的鐵磁材料線夾每件電能損耗為58.8W，防暈型鋁合金線夾每件能耗為－20.0W，預絞式懸垂線夾AGS每件能耗為－27.1W。實驗數據表明鋁合金金具幾乎沒有電能損耗，反而增大了導線的導電截面，使得線路的傳輸能耗降低。其中預絞式懸垂線夾AGS每件能耗最低，比鐵磁材料線夾每件節能146%，比防暈型鋁合金線夾每件節能35.5%。

3.耐腐蝕性能強

預絞式金具通常採用與導線表面相同的材料製成，這樣可有效降低由於不同金屬在電氣環境下所引起的電化學腐蝕，在我國南方地區潮濕、多霧、酸雨等自然環境下延長了電力金具和導線的使用壽命。

4.適用性好

預絞式金具不僅可以套用於鋼芯鋁絞線、鋁包鋼絞線、鋁合金絞線、鋼芯鋁合金絞線和鍍鋅鋼絞線等一系列常用型號的導、地線，還可以套用於絕緣導線、高溫導線、ADSS和OPGW 等線路。通過的運用效果評定，預絞式金具幾乎可以套用於所有的架空送電線路上。

5.防電暈性能

北京PLP公司提供的資料顯示，對套用於500kV以上電壓等級線路的預絞式金具，預絞絲的末端都經過了特殊處理，能有效提高金具的息暈電壓，而對於500kV以下電壓等級的線路也可按此要求進行特殊處理。

總結

電力金具是送電線路的重要組成部分，使用範圍廣，數量大。預絞式金具具有全面超越普通電力金具的性能，適合各種工況的送電線路。從線路的長期運行來考慮，使用預絞式金具不僅能提高送電線路的安全穩定運行水平，降低金具對導線的不良影響，而且還可以減少線路的運行能耗，延長使用期限。