输电线路用弹簧间隔棒的失效原因分析与改进

输电线路用弹簧间隔棒的失效原因分析与改进

张林华

云南电网有限责任公司楚雄供电局，云南 楚雄 675000

摘要：支撑间隔棒是高压输电线路中必不可少的金具，用来支撑与隔离引流线，避免延长拉杆与引流线踫撞和摩擦，传统的延长拉杆与引流线之间使用的支撑间隔棒为刚性连接，使用中受风摆动导致耐张线夹引流巴掌疲劳断裂。我局所辖输电线路曾改用弹性可调的弹簧间隔棒替代刚性支撑间隔棒，但在使用中出现了弹簧间隔棒失效的问题。本文就弹簧间隔棒失效的原因进行了系统分析，并在此基础上加以改进，提高了间隔棒的安全性和可靠性。

关键词：弹簧；支撑间隔棒；耐张线夹引流巴掌；弹性可调；

0 引言

架空输电线路保持导线的完好对正常安全的供电具有重要意义，在目前国内的紧凑型输电线路和输电电线塔的导线与跳线之间，导线受电磁力与风力等外力引起导线摆动，如不加以调节可能会引起导线碰线，同时，导线间的大幅摆动使多处连接位置都承受着较大的动态载荷。以输电电线塔的导线与跳线部分的连接为例，为了保证引流线与连接金具间合理间隙，避免耐张引流线夹疲劳损伤、导线鞭击碰撞金具导致损伤，引流线支撑间隔棒得到广泛使用。传统支撑间隔棒主要由导线固定线夹、紧固螺栓和延长拉杆固定线夹组成，整体为刚性连接。这个刚性连接的作用相当于一个“联杆”，当引流线受风摆动时，通过该“联杆”相互影响，使上下共同受力一起动作，并且这个刚性连接体同时承受并传递上下两根子导线的振动力，耐张线夹引流巴掌则要承受上下两根子导线的振动拉应力，使耐张塔耐张线夹引流巴掌根部被反复拗折，引起材料疲劳断裂^[1,2]。在长期使用中，我局管辖的500kV输电线路发生过多起耐张线夹因引流线长期受微风摆动造成引流巴掌疲劳断裂事件。针对此现象，我局率先对支撑间隔棒进行改进，设计了以弹簧作为导线固定线夹与延长拉杆固定线夹之间的连接体，使间隔棒变成任意方向可变形的弹簧间隔棒。经过挂网测试，发现该方案依然存在间隔棒因受风力摆动而失效的问题。

本文对该弹簧间隔棒的失效原因进行了系统的分析，并在原基础上进行了技术改进，解决了间隔棒失效的问题，提高了弹簧间隔棒的使用安全性和可靠性，为该技术的推广使用奠定了坚实基础。

1 弹簧间隔棒的失效原因分析

图1 弹簧间隔棒结构图

为了使支撑间隔棒实现弹性可调，首先考虑将间隔棒导线固定线夹与延长拉杆固定线夹之间的连接部分进行柔性设计，而作为连接户外使用的连接金具，应充分考虑所选材料的耐候性。综上，本文提出使用弹簧作为连接材料，可以满足支撑间隔棒沿任意方向的旋转，大大提高了支撑间隔棒的卸力与防振能力。同时，通过引入柔性钢绳，对支撑间隔棒起到很好的限位作用，使得支撑间隔棒能够更加安全有效的运行。

2 弹簧间隔棒的改进

图2 改进后弹簧间隔棒结构图

根据弹簧间隔棒的失效原因，作者考虑为间隔棒加装一定的限位结构，当弹簧间隔棒受力过大时，用以约束弹簧的形变。结合原弹簧间隔棒的结构，作者提出在原结构上加装贯穿空心轴与弹簧的钢丝绳（如图2所示），钢丝绳在两端通过空心铆钉紧固，由于钢丝绳本身具有柔性，一般情况下不会影响弹簧的动作，其主要作用是对间隔棒在极端情况下的限位。

图3 弹簧支撑间隔棒拉紧时钢丝绳受力示意图

对于没有钢丝绳的弹簧支撑间隔棒，在极端受力的情况下可能会导致弹簧对折，从而导致导线搭接使间隔棒失效。其次，若间隔棒两端连接的导线受到相反方向的拉力使弹簧拉长，若弹簧拉长超过弹力极限，则难以恢复原来的形状，进而引起弹簧各项性能参数的改变。因此，加入钢丝绳一方面可以防止弹簧被拉长；另一方面，当连接的两根导线受到不同方向的力使弹簧发生弯折时，钢丝绳可以在弹簧弯折到一定程度时拉紧（如图3所示），阻止弹簧进一步弯折。

3 改进后弹簧间隔棒测试

图4 弹簧支撑间隔棒实物图

选用的钢丝绳直径为2.5mm，抗拉强度可达1570Mpa。正常状态下，两导线间距L为12cm，钢丝绳拉紧时导线间距为9.5cm，此时间隔棒弯转角度约45°。当钢丝绳处于拉紧状态时，作用力集中在钢丝绳上，对弹簧形成保护。

4 结语

通过在原弹簧间隔棒加装钢丝绳的设计，对弹簧的形变起到很好的限位作用，提高了弹簧支撑间隔棒整体的可靠性。针对目前在500kV输电线路上的导线引流线与连接拉杆之间，使用的传统支撑间隔棒，新型球形支撑间隔棒或可发挥重要作用。

参考文献

[1]孙强, 蔡振华, 蔡宁,等. 输电线路用调距间隔棒的优化设计[J]. 机电信息, 2018, No.570(36): 162-163.

[2] 蔡向晖. 500kV紧凑型线路耐张线夹断裂事故分析[J]. 华北电力技术, 2003(03): 26-28.