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。

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。

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）。

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。

绝缘子型式选择1各类绝缘子特性国内架空送电线路通常采用下列三种形式的绝缘子，即瓷制盘型绝缘子、钢化玻璃盘型绝缘子、棒式复合绝缘子。

西方一些国家如德国、日本和美国等还采用不可击穿结构和深爬裙及中大爬距的棒式瓷绝缘子，国内目前也已开始生产，在我国部分500kV线路上已有使用。

另外国内又新研制开发出有机复合耐污盘形悬式绝缘子，已在500kV线路上挂网运行。

（1）盘形瓷绝缘子目前，瓷绝缘子仍是电力系统中使用最广泛的绝缘子。

超特高压绝缘子用高强瓷是由石英、长石、粘土和氧化铝焙烧而成。

瓷的内部是结晶相、少量气孔和不均匀玻璃相构成的复合体瓷的理化特性主要由构成其微观结构组织的结晶相及玻璃相的种类与数量来决定。

颗粒细腻，则相互间的结合力强，形成的瓷介质均匀，机械强度高，性能稳定。

但是，颗粒细腻意味着干燥、成形和烧结等制造技术的难度加大。

瓷是一种脆性材料，它的抗压强度比抗拉强度大得多。

为了使电瓷有较高的机械强度，设计时应尽可能使瓷承受压应力。

瓷件表面通常以瓷釉（glaze）覆盖，以提高其机械强度，防水浸润，增加表面光滑度。

为提高瓷绝缘子的耐污闪性能，还开发了一种覆盖半导体釉的绝缘子。

当绝缘子表面泄漏电流增大时，釉面发热使表面水分蒸发，从而阻止表面局部电弧的产生与发展，遏制污闪的发生。

盘形瓷绝缘子具有良好的绝缘性能、耐气候性、耐热性和组装灵活等特点，被广泛应用于各级电压线路上。

盘形瓷绝缘子属于可击穿型，随着运行时间的延长，其绝缘性能会逐渐降低，即通常所说的瓷绝缘子“老化”现象，尤其当瓷配方不完善、结构设计未尽可能优化和生产工艺控制不严时，该问题比较突出。

目前国产瓷绝缘子的平均年老化率低于0.005％。

瓷绝缘子的一大优点是当需要采用防污产品时，可设计成伞盘下表面光滑的双伞形或三伞型，这种形式由于其良好的空气动力学特性，十分有利于刮风条件下的自洁，积污率低，有效地提高了防污能力，特别适合于干旱、少雨和风沙多的污秽场合。