国内架空输电线路防护金具

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1、国内架空输电线路防护金具夏德森，夏泓轩 南京线路器材厂,邮编210037； 南京地铁公司，邮编210012摘要金具正是随着电网的发展而发展起来的，随着电压等级的提高，对金具电气及机械性能的要求也越来越高。保护金具是送电线路金具的一部分，也是保证电力系统稳定的基础。间隔棒、防振锤、护线条、均压环、屏蔽环等是保护金具的重要组成部分，也是本文主要的讨论对象。本文涉及的国内输电线路防护金具主要有分为以下几个部分：国内使用的间隔棒产品调查、防振锤及其他阻尼装置调查、防舞动金具、输电线路中其他防护金具。关键词：防振锤，间隔棒，护线条，均压环，屏蔽环一. 国内使用的间隔棒产品架空送电线路分裂导线间隔棒的主要

2、用途是限制子导线之间的相对运动；在正常运行情况下，保持分裂导线的几何形状；抑制档距中导线的振荡。按送电线路分裂导线的根数不同，我国1000kV及其以下的送电线路的间隔棒，一般可分为二、三、四、六和八根分裂导线用的五种类型。按其工作特性又可以分为阻尼型间隔棒及非阻尼型间隔棒两类。阻尼型间隔棒的特点是：在间隔棒的活动关节处，利用橡胶等阻尼材料来消耗导线的振动能量，对导线产生阻尼作用。非阻尼型间隔棒因为没有阻尼材料，所以消振能力较差（表1）。表1类 别特 性适 用 范 围阻尼型间隔棒有阻尼材料，价格较高适用于各种地区，重点用于导线易产生振动的地区：平原、丘陵等非阻尼型间隔棒无阻尼材料，价格低廉适用于

3、导线不易产生振动的地区：山地、林区等本文首先讨论架空线路分裂导线所用的间隔棒，其次介绍相间间隔棒和跳线间隔棒。由于分裂导线间隔棒的结构众多，下文以间隔棒线夹结构的不同作为基础，以期更好的说明各种间隔棒的特点。1.1螺栓式间隔棒间隔棒线夹采用螺栓紧固，并利用螺栓来获得可靠的握力。因此螺栓扭力矩的大小就尤为重要，过大会损伤导线，过小则线夹握力不足。为了获得有效恒定的握力，以及排除导线的蠕变和塑性形变的影响，在安装时通常利用扭矩扳手来控制螺栓扭力矩。为了使螺栓式间隔棒握着导线的部位长时间不发生滑移，螺栓的防松就显得较为重要了。对于阻尼型间隔棒，可以在线夹夹口处安装橡胶垫，利用其弹性形变获得的径向力来

4、防止螺栓的松动。对于非阻尼型间隔棒，就只有靠（碟形）弹垫等构件防松。国内的一些产品，间隔棒主体采用铝合金制造，但是，在安装时使用的却是钢制螺栓。两种材料不同，膨胀系数也不同，这会使螺栓的松动进一步加剧。所以，最好能够使用与主体相同的材料制造螺栓。12 球绞式间隔棒球绞间隔棒的线夹一般由铝合金制成，以球窝与撑杆的钢球为连接点。这种线夹可以沿水平方向均可转动58，使间隔棒有更好的动态应力承受能力（图1.1）。图1.1非阻尼型球绞间隔棒13 预绞式线夹间隔棒预绞式间隔棒的线夹实际上是借助预绞丝将导线固定，而间隔棒本体利用有良好导电性能的橡胶与导线接触。由于预绞式的特性，使其不仅没有螺栓的松动问题，还

5、具有补偿由于导线蠕变、塑性形变和振动而发生的松动的能力（图1.2）。图1.2 预绞式线夹间隔棒目前国内预绞式线夹间隔棒的应用并不多见。90年代，曾经在广西地区运用过，由于制造厂在材料选择有误，导致预绞丝在天空中断裂，不得不全线更换。1.3 销轴式线夹间隔棒 销轴式线夹间隔棒是指线夹内嵌入有良好导电性能的橡胶将导线包容，在将橡胶压缩到极限时，插入销轴固定，利用橡胶的弹力将导线压紧。与预绞式线夹间隔棒一样，可以有效避免螺栓松动的问题。但是，这种间隔棒的安装需要专用工具，不便于施工（图1.3）。图1.3 销轴式线夹间隔棒1.4 其他间隔棒在线路中起着多重作用：限制子导线之间的相对运动；在正常运行情况

6、下保持分裂导线的几何形状；抑制档距中导线的振荡。我国地形复杂，环境各异。为了因地制宜，发展了各种适应环境的间隔棒（如阻尼型间隔棒和非阻尼型间隔棒）。国内有二、三、四、六、八分裂导线，为了适用于各种电压等级的线路，使间隔棒结构繁多。随着科学技术的进步与发展，生产设备和制作工艺的不断改进和完善，国内对间隔棒的研究仍在不断的探索和追求。结合输电线路对大容量、长距离、高海拔、防舞动的更高要求，各种新型间隔棒也层出不穷。例如：防舞间隔棒、释放型阻尼间隔棒。由于以上的各种原因，单单从线夹型式的不同并不能很好的阐述如此众多的间隔棒产品。因此，下文将做补充说明。1.4.1 阻尼型三分裂间隔棒图1.4阻尼型三分

7、裂间隔棒 这种间隔棒在国内线路上极少使用（图1.4）。1.4.2 500kV用间隔棒随着我国500kV超高压输电线路的发展，各种用于超高压输电线路的间隔棒也日益完善。早期研制的四分裂间隔棒框架为圆环型，但是这种结构不利于保持间隔棒主体的刚性。后又借鉴了国外经验，开发了十字型间隔棒（图1.5）。为了提高间隔棒的防腐性能，降低重量，其主体也由热镀锌钢制件改为铝合金材料。现在又出现了方框型（图1.6）、双框板型（图1.7）和以预绞丝固定导线的预绞式间隔棒（图1.8），它们的机械及电气性能比之前的要优越的多。 图1.5十字型阻尼间隔棒 图1.6方框型阻尼间隔棒图1.7 双框板型阻尼间隔棒 图1.8预绞

8、式阻尼间隔棒1.4.3 750kV用阻尼式间隔棒针对750kV线路而设计的间隔棒。由于电压等级很高，该间隔棒具有较高的设计要求（图1.9）。 图1.9 750kV用阻尼式间隔棒这种间隔棒为铝合金制造，间隔棒本体为正六边形形状。在保证机械强度的情况下，有效的降低了间隔棒自重。因为750kV线路的特殊性，所以对间隔棒强度要求较高。这种间隔棒的螺栓采用了含铬的合金制造，提高了螺栓强度。随着电压等级的提高，为了适应1000kV的特高压线路的要求，还出现了8分裂阻尼间隔棒。1.4.4 防舞间隔棒这是一种新型间隔棒，其结构型式是：一是线夹本体及间隔棒框架，二是摆锤框板及摆锤（图1.10）。 图1.10防舞

9、间隔棒线夹本体的夹头部位是铰链式结构，线槽内衬橡胶垫块，通过橡胶垫的压缩，对导线产生正压力。由于橡胶的压缩变形补偿了导线的蠕变，从而使线夹紧紧的握住了导线，安装时要用专用工具将盖板压到位，插上锁紧销即可。其优点是省去了紧固螺栓的安装，亦消除了因为外力及其它因素造成螺栓松动而磨伤导线的危险。摆锤两头呈球形，两只摆锤分别通过两只螺栓固定在两块摆锤框板底部左右两侧，对称分布，使整个防舞间隔棒能够有效的抑制舞动产生，减小舞动幅值，降低导线舞动的危害。在2006年的11月份，因为制造材质等因素，已经用在湖北超高压线路上的防舞间隔棒，普遍出现压板、盖板开裂的情况。1.4.5 释放型阻尼间隔棒大跨越输电线路

10、档距大，导线强度高，杆塔成本也高。导线断线时，如果间隔棒线夹不释放导线，就会对杆塔造成一定程度的损坏，甚至倒塔。这种间隔棒在断线时，线夹头可以自动脱落，释放出导线。其结构上的特点是，在间隔棒线夹头上某一位置设有一破断截面（图1.11）。这种新型间隔棒已经成功使用于500kV荻港长江大跨越。 图1.11释放型阻尼间隔棒1.4.6 相间间隔棒为了缩小架空线路的空中走廊，防止导线相间的碰撞而开发的一种间隔棒。目前，在国内应用不多。1.4.7 跳线间隔棒对于500kV四分裂导线，在杆塔跳线上用以固定四根导线用的间隔棒（图1.12）。图1.12 跳线阻尼间隔棒1.4.8 绞线间隔棒 选用合宜的绞线，将其

11、弯曲成圆环状，利用线夹与绞线相联成型。该产品具有一定的弹性和阻尼作用，国外多用于电站工程。图1.13为波兰Dalekovod公司的产品。图1.13 绞线间隔棒1.3 综合分析1 技术及安装要求由于间隔棒在线路上的重要作用，间隔棒设计中应考虑以下几点：a) 耐短路电流向心压力的机械强度；b) 两夹头之间的拉压强度；c) 夹头握力；d) 活动性及电气性能e) 对于阻尼型间隔棒还要考虑橡胶的选用；f) 具体要求应参考国家标准GB/T 2338-2002间隔棒是连接惰性物体，能吸收振动能量，但不完全消耗振动能量。因此间隔棒的损坏几率比防振锤大。间隔棒的损坏多为振动磨擦损坏，其损坏原因和间隔棒的结构密切

12、相关。对于阻尼型间隔棒橡胶的选用，我国早年采用硅橡胶，但是其耐磨性较差。在中国长春化学运用研究所的帮助下，研制出并用胶2号，并沿用至今。如何合理选择间隔棒的安装位置，仍然是一个有待解决的问题。目前，国内多采用不等距安装方式。2 500kV四分裂间隔棒实际运行情况我国投运的500 kV输电线路总长度(含葛南直流线路1 040 km)已逾20 000 km 一般500 kV配用的四分裂间隔棒已投运计约90100万支 随着三峡电站及配套输变电工程及东北、华北、华东以及南方等大区电网约3 000 4 000 km新500 kV线路的建设，会使用一批四分裂间隔棒，共需新增投约6075万支。调查湖北、山西

13、及四川500 kV线路四分裂间隔棒运行情况。1984年2月至1999年10月各时段，一共大约有502次故障。具体原因有：a) 销钉松动或退出；b) 紧固螺栓松动或脱落；c) 弹簧垫圈及蝶形弹垫失效。另外，重冰区间隔棒的强度需要根据实际情况做出适当的改进。建议：a) 线夹紧固螺栓的结构，包括销钉、垫圈等部件不尽完善是造成螺栓松动的直接原因，螺栓松动则是间隔棒故障的主要原因。b) 特殊区段所使用的四分裂间隔捧，其整体强度应在选型时提出相应的要求。c) 建议在选用四分裂间隔棒时应考虑选用新结构型式的间隔棒，例如弹簧结构或其它类型结构的四分裂间隔棒。3 实际销售情况以下随机选取几条500kV线路的间隔

14、棒销售情况，并做出适当比较，以期能体现实际情况。 500kV恩水线FJZ-445F/400A方框型阻尼间隔棒3152FJQ4-45400跳线用间隔棒321 500kV宁龙线FJZ-450F/630双框板型阻尼间隔棒5100TJ2-12630/23跳线用间隔棒500 500kV姚童线FJZ-450F/630双框板型阻尼间隔棒4600TJ2-12630/23跳线用间隔棒500 500kV运城线FJZ-445F/400A方框型阻尼间隔棒5000FJQ4-45400跳线用间隔棒500 500kV张廉线 FJZL-400A十字型阻尼间隔棒2188FJQ4-45400跳线用间隔棒240 以上数据中，跳线用

15、间隔棒只占间隔棒总数的10%左右，所以各金具制造商的研究方向多在阻尼间隔棒上。近年来在500kV四分裂导线线路中使用的间隔棒多为方框型阻尼间隔棒、双框板型阻尼间隔棒和十字型阻尼间隔棒。 二. 防振锤，及其他阻尼装置调查2.1 概述 在架空线路运行期间，由于受到风力的作用，在导线（包括地线）的背风面产生涡流。在一定的条件下，导线会产生周期性的振荡。导线的振动危害性很大，除了引起导线断股外，还可能使金具配件磨损、松动，甚至造成杆塔的损坏。微风振动是导线振动的主要形式，也是最有危害性的振动。目前，为了减少导线振动带来的损害，国内普遍安装防振锤和护线条等来达到防振的目的，其中防振锤的使用尤为常见。如果

16、选用设计正确的防振锤，一般可以使架空导线的振动应力减少90 %以上。防振锤有两个锤头，用一根钢绞线连接。在钢绞线中部有个线夹，以利于安装在导线上。钢绞线与锤头组成了弹簧、阻尼、质量系统，振动时通过钢绞线内摩擦和股间摩擦消耗能量，达到抑制导线振动之目的。从美国FARGO公司绘制的单根导线微应变图中，可以清楚地看出，在架空导线上安装防振锤的必要性。 图1没装防振锤 图2装设防振锤可以很明显的看出，在相同频率的条件下，图2中的应变要比图1中的小的多。一般情况下，防振锤由三个部分组成，即线夹、吊索、锤头。重量是防振锤的基本参数之一，这其中包括两个部分：一是活重，也就是防振锤的锤头；二是死重，即线夹和吊

17、索。有实验指出，防振锤的活重大约相当于1/23/4波长的导线的重量，至于死重应不大于活重的0.3倍。2.2 正文1 防振锤11 司托克防振锤司托克布里奇于1928年在美国南加州爱迪生公司发明了世界上第一只防振锤。后来，按照这个原理设计的防振锤，统称为司托克布里奇防振锤（图1.1）。这是中国较早运用的防振锤，如FD型。图1.1司托克防振锤司托克防振锤的两端装有圆筒形重锤，为了防止筒内积水而锈蚀钢绞线，不但要在的圆筒的下部安置淌水孔（孔径必须大于6毫米），而且还要求淌水孔必须垂直安装在导线的下端。这种防振锤锤头的振动可以分为回转和摆动，所以具有两个固有谐频，而对这两个以外的频率，防振功率不足。图3

18、 防振锤功频特性曲线这种防振锤具有两个相同质量的锤头，由图3可以看出，2个峰值对应的频率为防振锤的自振频率。该自振频率随着振幅的加大有所降低，反映出钢绞线刚度的非线性。另外，还可以看到曲线不光滑的波折部分，多为钢绞线松股所致。因此，改善防振锤质量，可以从改进钢绞线质量入手，在现有条件下，应选用优质的钢绞线。12 4R防振锤意大利Salvi公司于1968年研制出4R型防振锤。而国内市场中这种类型的防振锤也是依据其基本原理设计的，即FR系列防振锤（图1.2）。国内市场目前还有一种较常见的防振锤，即结构与FR系列相似的4D型防振锤，其特点在于锤头与钢绞线端部采用粘接的方式。同时，对于相同重量的锤头配

19、套有不同大小的线夹，以适用于各种导线。目前，4D型防振锤已广泛应用于OPGW 微风振动的治理。特别的，某些防振锤的锤头部分具有音叉式的设计，这种结构不限制锤头甩动，不会鞭击钢绞线。图1.2 4R防振锤这种防振锤的特点是：两端锤头重量不等，线夹位于两端锤头的间距也不相等，这样就可以获得四个谐振频率。图4是理想状态下FR型防振锤功频特性曲线，可以很清楚的看出4个峰值。这种放振锤锤头的材料一般可以选用铸铁制造。图4 FR型防振锤功频特性曲线13 预绞式防振锤 这种防振锤的线夹部分借助预绞丝将导线固定，所以其具有预绞式金具的一些特点，例如应力分散，安装方便，无螺栓松动的问题等。这种预绞式防振锤不仅可以

20、运用于输电线路，也适用于ADSS和OPGW。图1.3是上海力倍公司的一种预绞式防振锤。 图1.3预绞式防振锤2 防振鞭防振鞭特别适用于光纤导线，如ADSS和OPGW。当然，也适用于低电压（132KV）线路和小截面导线（外径19 mm）。它是由高强度PVC预制成不等径螺旋状的防振装置（图2.1）。 图2.1防振鞭3 护线条护线条是用铝合金等金属材料制成螺旋形的预绞丝，缠绕在导线外圈，然后放进线夹内以提高导线刚度，从而达到防振目的。其每根端部都要加工成半球状，以避免电晕。虽然护线条的防振能力不及防振锤有效，只能减小振动应力的20%左右，但是由于其包裹在导线外层，有利于保护导线和提高其刚度，所以得到

21、了较广泛的应用。2.3 综合分析1 设计及安装特点现有技术中防振锤线夹通常采用压板式，但在线夹设计上不能充分利用螺栓的轴向压力，为了确保握紧导线，只能选用大直径螺栓。这种方法无疑增加了线夹重量，且对防振性能并无好处。如果将其改进为一种铰链式线夹，并在线夹内安装阻尼橡胶垫，可以明显提高机械性能，防止由于导线蠕变引起的螺栓松动，也有利于分散应力，保护导线。这是一种较好的改进防振锤性能的方法，是值得进一步研究和推广的。防振设计的目的，归根到底，就是利用安装防振器，依靠功率平衡使振幅降低到可以接受的程度。在功率平衡中，主要是三个因素的平衡，即：风输入的功率、导线的自阻尼和防振器吸收的功率。也就是说，减

22、小风振带来的损害，不仅可以利用防振器材，也可以提高导线的自阻尼能力。在条件允许的情况下，应选用优质的钢绞线。线路上安装的防振锤不足或者过多都对安全运行不利，在档距一端安装防振锤，对档距中间及另一端导线都有减振作用，这种安装方法称之为半档防振法：a) 导线直径大于等于22mm时，档距在300m以下，每档仅一端安装一个防振锤；b) 导线直径小于22mm时，档距在200m以下，每档仅一端安装一个防振锤。经过严格的测试之后，中国首次将这种方法运用于苏丹麦洛维工程的架空地线线路（导线GSW95）。详细的测试内容可以参见ISELFA报告：016.PJ/063/PIKITRING JBN/2001,date

23、d 05,Oct.20012 存在的问题及处理防振锤线夹的滑移现象由来已久，2005年在“田盐线”（连云港-盐城）就发生了多起；2006年12月份，仅在甘肃庆阳“梅西线”上就发生了200多次。分析发生该类现象的主要因素有二：首先，目前选用线夹的握力有时不能够满足工程要求；其次，线夹的防松措施，不能够有效地补偿导线的蠕变量。为了解决这种问题，不得不通过改进螺栓提高线夹握力。最终解决了线夹的滑移现象。笔者认为如果采用上文中提到的铰链式线夹和阻尼橡胶垫，也可以改善线夹对导线的握力。 对于220kV线路而言，目前基本采用FD型防振锤。实际上，FR型防振锤在各方面的性能比之FD型防振锤都要优秀。但是，在

24、国内，可能多数招标者都更看中价格方面的优势，并不十分强调实际性能上的差异。在目前的国内市场中，价格还是主导因素之一。对于500kV线路，由于分裂导线间隔棒的存在，防振锤多用于架空地线，FR型防振锤得到了较广泛的应用。 三. 防舞动金具3.1 概述导线（包括地线）的振动主要有微风振动和舞动2种形式。微风振动会造成金具和导线磨损，甚至造成导线疲劳断股。舞动是导线覆冰形成非圆截面后所产生的一种低频、大振幅的自激振动，振幅一般在12 m以下，会造成金具损坏和断线，严重的会发生线路倒塔事故。输电线路的舞动曾给世界各国线路带来重大的损失和危害。在我国湖南、湖北、安徽、河南、华北以及东北等地先后发生过多次舞

25、动,舞动涉及大跨越和一般线路,地域涉及到山区、丘陵和平原;气象条件涉及到雨凇、雪凇,冰雪从几毫米到几十毫米。其涉及面广,且种类复杂。一般认为，引起线路导线舞动的影响因素主要有以下几个方面。1. 气象因素特定的气象条件是引起导线舞动的主要因素之一。国内的一些统计数据表明，在46级风，温度-51，导线覆冰厚度在320mm之间，湿度在95%左右的气象条件下，产生舞动的几率最大。实际上，一般在导线表面有覆冰的情况下，就极易产生舞动现象了。苏联曾连续3年(19821985年)在覆冰季节，对发生导线舞动的风、冰气象条件进行了统计分析。2. 地理因素地理环境也是引起导线舞动的重要因素。舞动情况多发生在风口地

26、区、较开阔的平原地区和大跨越地段，地形变化较复杂的地段则很少发生导线舞动。如果，线路的走向和该地段稳定的气流形成一定的夹角，就易于产生舞动现象。3. 导线固有频率导线由振动发展为舞动的主要原因是风力和导线的固有频率相匹配，引发共振，使导线的振幅越来越大。4. 导线型式一般意义上，导线表面越光滑，沟槽越少，越不易产生舞动，且分裂导线比单导线发生舞动的几率要大。大截面导线比小截面导线易产生舞动。这与它们自身的扭转刚度有关系。大截面导线的扭转刚度大，在偏心覆冰后难以产生自身扭转，使得覆冰层更多的堆积在同一方向上，因此产生舞动的可能性比小截面导线大。如果把气象条件和地形、地势条件看作是引起舞动的外因，

27、那么线路结构本身的参数就是引起舞动的内因（包括导线固有频率、导线型式、张力、档距等）。3.2 正文1导线舞动的特点空气相对流速的范围和导线系统的结构特点决定了导线主要存在卡门涡振动和驰振。前者发生于低风速、无冰雪(即导线呈圆截面)的条件下,称为微风振动。后者发生于较高风速、覆冰雪(导线呈非圆断面)的条件下,称为驰振,俗称舞动。驰振是非圆截面构件在风激励下产生的一种自激振动,而导线舞动则是对输电导线驰振的特指,是驰振的一个特例。导线舞动实质上是一种低频大振幅振动,由以下3种振动组成：(1)横向振动,包括垂直与水平两个方向的振动；(2)导线绕两端固定点的摆动；(3)导线绕自身轴线(分裂导线则为分裂

28、圆的中心线) 的扭转振动。在上述振动中,以横向与扭转振动为主。2线路舞动的治理防止线路舞动的措施一般有避舞、抗舞和抑舞三种。对于现运行的线路舞动，主要是采用安装抑舞设施的方法。a) 安装间隔棒安装间隔棒可以有效抑制分裂导线的舞动。间隔棒在报告第一部分有详细叙述，这里主要介绍用于防舞动的几种类型。防舞间隔棒是一种新型间隔棒，其结构型式是：一是线夹本体及间隔棒框架，二是摆锤框板及摆锤（图1）。 图1防舞间隔棒线夹本体的夹头部位是铰链式结构，线槽内衬橡胶垫块，通过橡胶垫的压缩，对导线产生正压力。由于橡胶的压缩变形补偿了导线的蠕变，从而使线夹紧紧的握住了导线，安装时要用专用工具将盖板压到位，然后插上锁

29、紧销即可。其优点是省去了紧固螺栓的安装，亦消除了因为外力及其它因素造成螺栓松动而磨伤导线的危险。摆锤两头呈球形，两只摆锤分别通过两只螺栓固定在两块摆锤框板底部左右两侧，对称分布，使整个防舞间隔棒能够有效抑制舞动的产生和减小舞动幅值。相间间隔棒由于可以防止导线相间的碰撞，从而避免了舞动造成相间短路的问题。所以其对于防舞有重要的作用。在国内因为起步的比较晚，目前相间间隔棒的应用还比较少。b) 安装空气动力稳定器采用干扰舞动导线附近气流以及防止覆冰的方法来抑制舞动。扰流防舞器（防舞鞭）是一种由具有刚性、耐腐蚀性和热塑性的非金属或金属材料预绞成型的防舞装置（图2）。它由两端的夹紧部分及中间的扰流段(防

30、舞段)组成，扰流线与导线的直径比为0.78。两个夹紧部分的作用是将气流干扰线夹紧在导线上；23个完整节距螺旋段的作用是改变各处覆冰导线的断面形状，破坏或抵消引起舞动的空气动力升力和扭矩；1个支撑螺旋体段在安装干扰线时起支撑作用。图2 防舞鞭扰流防舞器的基本原理是在导线上缠绕由金属或塑料制成的螺旋状物体，以改变导线覆冰后的断面形状，这样导线在覆冰后由于其各段断面相互不同，因此所引起的空气动力效应就会相互干扰制约，从而破坏了发生舞动的条件。该种扰流防舞器在多条线路上已经成功应用。c) 安装机械阻尼器等这是通过在导线上合理的设置防舞器，提高导线自阻尼性能和系统动力稳定性，以降低产生导线舞动的机率。双

31、摆防舞器正是以这样的理念而开发出来的（图3）。其线夹部分采用与相间间隔棒技术条件相同的结构型式，两只摆锤分布在左右两侧。双摆防舞器与上文中提到的防舞间隔棒是有相似之处的。在安装双摆防舞器时，若在布置点存在间隔棒，应将原间隔棒拆除。图3 双摆防舞器双摆防舞器在河南电网一些220kV输电线路上已经得到了应用。导线的舞动，很大程度上是由于导线覆冰造成的。因此，安装防冰环、防冰球在易覆冰的地区也可以降低导线发生舞动带来的损害。防冰环用聚氯乙烯为原料制成，是和导线相匹配的可开口圆环。防冰球是在导线线夹处焊接一根钢筋，与铸铁球体相连。防冰环、防冰球的主要目的是为了隔断覆冰的连接和防止导线覆冰后的扭转。19

32、86年在南阳二庙线路开始安装防冰环、防冰球。但是，并未收到良好成效，甚至还加重了对线路的损害，最后不得不全部拆除。3.3 综合分析1 我国舞动情况我国有关舞动的记载始于20世纪50年代。根据现有资料,自1957年至2005年初,我国共发生了48次导线舞动,波及线路168条,损伤导线70根,引起线路跳闸124次以上。发生舞动最多的是沈阳、鞍山、丹东、锦州一带。其次是湖北省的荆州、武汉、宜昌、荆门地区,近19年共发生舞动16次,波及线路42条次。a) 1998年12月1日河南电网220kV线路导线舞动，导致22条线路跳闸、2000年1月11日河南电网平顶山地区，5条220kV线路、3条110kV线

33、路舞动，1条线路跳闸。通过加装相间间隔棒、扰流防舞器、机械阻尼器等措施降低了舞动带来的危害。b) 2003年2月9日，由于导线舞动导致河南电网的18条220kV线路跳闸39次；14条110kV线路跳闸19次，严重威胁到了电网的安全稳定运行。通过加装相间间隔棒、扰流防舞器、双摆防舞器顺利的治理了线路舞动。其中110kV计丁线上所用的扰流防舞器是由PLP公司供货的。c) 2003年3月5日荆门地区500kV龙斗线、斗双线大范围舞动，造成500kV斗双线A相对地放电，部分杆塔、金具损坏。事后，在线路上加装了双摆防舞器，全部改造在2003年10月完成，至今运行情况良好。 四. 输电线路中其他防护金具4

34、.1 概述 均压屏蔽金具是较常见的电气保护金具，最常用的是均压环和屏蔽环。此外，为保护绝缘子免遭沿面闪络而装的招弧角也是保护金具的重要组成部分。当导线和金具上的电压很高时，其表面的电位梯度超过了临界值，就会产生可见电晕。其表面的空气在过高的电位梯度下产生了电离作用，发出蓝色的光辉，同时有响声，这就是电晕放电现象。电晕的危害性，首先就是消耗能源，造成电力损耗。据统计，如果没有保护措施，或者保护措施不当，330kV绝缘子串每串消耗电能可达8W；500kV绝缘子串每串可达80W。其次，电晕会产生无线电干扰，在0.51.5MHz的频率下干扰强度最大。为了控制电晕，降低其带来的危害，在线路上安装这类保护

35、金具就尤为重要！目前，我国500kV线路在5万公里以上，雷电活动频繁地区大约占20%，共1万公里，约2.5万基杆塔。大量的雷击跳闸故障都是由于避雷线屏蔽失效造成的。在目前的技术条件下，防绕击避雷针相比可控放电避雷针、ZnO避雷器在成本及安装方面都有不小的优势。因此本文也将介绍防绕击避雷针和一种结构简单的雷击显示器。4.2 正文1. 均压环和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。随着电压等级升高，线路绝缘子串越来越长，其电压分布也越不均匀。线路绝缘子串电压分布一般呈“U”形曲

36、线分布，绝缘子两端承受电压较高，中间绝缘子承受电压较低。局部放电往往从局部场强较高处产生并发展，承受电压最高的绝缘子易先发生放电，并逐步发展成闪络，因此降低靠近导线一侧的绝缘子承受电压和改善绝缘子串电压分布是提高绝缘子串起晕电压和闪络电压的一种有效措施。一般均压环安装在第二片绝缘子瓷裙的位置上，如果安装位置低了则均压的效果不够，高了则会影响绝缘强度。有测量数据显示：对于500kV线路安装均压环后，第一片绝缘子的电压可降至7.8% 。a) 适用于合成绝缘子的均压环绝缘子的电压分布与其自身的对地电容有关，对地电容大的绝缘子电压分布均匀，反之则不均匀。合成绝缘子较瓷绝缘子的对地电容小，电压分布不均匀

37、，且随电压等级的升高不均匀性更加明显。因此，在高压输电线路上使用合成绝缘子就适当配置了相应的均压环（图1）。均压环除具有均压效果外，还可起到引弧作用，使产生的放电闪络发生于两环之间，保护伞裙不被灼伤。图1适用于合成绝缘子的均压环b) 适用于500kV线路的均压环500kV线路的绝缘子一般由陶瓷或者玻璃材料构成，电气性能上和合成绝缘子有着一定的差异，因此，在国内还有一类均压环被广泛使用（图2）。图2适用于500kV线路的均压环金具，包括线夹、挂板、螺栓等，都是带有棱角的部件。对于220kV以上线路，在没有装设屏蔽环的情况下，金具尖端的高电位梯度将产生强烈的电晕。屏蔽环的高度和宽度需要保证覆盖被屏

38、蔽物，且有余(图3)。图3均压环和屏蔽环均压环和屏蔽环一般由圆管弯成，圆管可以是钢管，也可以是铝管。钢管须采用无缝钢管，在弯曲加工时不会开缝。对于环的表面处理也很重要，光滑的表面可以有效的控制电晕的产生。关于环的形状，在国内一般认为形状的差别不大。多采用简单的圆环形（均压环）和两侧轮形（屏蔽环）。具体应该根据被屏蔽物的形状而定。经过测试，对于管径的大小有一定的要求32mm(330kV)，50mm（500kV），80100mm(750kV)，100120mm(1000kV)。对于钢管做的环，由于需要热镀锌，我国多采取分成两半体，镀锌后中间再用铝管插接的办法。在强度要求上，国内并无标准规定，一般考

39、虑能够承受一个安装工人的重量为宜。c) 均压屏蔽环有时根据工程的需要，将屏蔽环向上延伸，把绝缘子串的最后一片包容进来，就称该环为均压屏蔽环（图4）。线路上的均压屏蔽环对串上的金具起了屏蔽保护作用，也对串上的绝缘子起了均压作用。在国内工程上，均压屏蔽环较为常见。在管材的选择上，一般是铝或者镀锌钢。图4均压屏蔽环d) 新型均压环的设想国内不少专家对于现有的均压环设计并不满意，正在设想一种新型结构。这种均压环适用于低电压。这种均压环由硅橡胶与金属薄片经热加工压制而成(图5)，均压环内径与绝缘子铁帽外径匹配，均压环外径约为绝缘子瓷盘径的2/3，平面设计与绝缘瓷上表面平行，其上覆有憎水性硅橡胶。图5 图

40、6图6(a)的瓷绝缘子上表面(特别是靠近铁帽部分)与等位线基本垂直，图6(b)的等位线与绝缘子上表面基本平行，因电力线垂直于等位线，故安装均压环后绝缘子表面电力线更垂直于上表面，减弱了平行方向的电场力，利于抑制导电粒子沿面发展，防止闪络。绝缘子增加均压环后，可减小铁帽处最大电场强度，降低电场畸变程度，利于提高绝缘子闪络电压和起晕电压。2. 招弧角招弧角一般安装在绝缘子串的两端，当发生过电压事故的时候，空气间隙先于绝缘子串被击穿，电弧由空气跃过，而不造成绝缘子的沿面闪络。这样，将提高绝缘子的寿命。招弧角的结构比较简单（图7），但是在国内招弧角的使用较少，只在极个别的杆塔上因过电压保护的要求才装设

41、。图7招弧角3. 防绕击避雷针雷击跳闸故障是影响线路安全运行的主要形式。大量的雷击跳闸故障都是由相对较小的雷电流所引起的。故障状态下雷电流不大，远未达到反击防雷的水平。这种避雷线屏蔽失效造成雷电绕击导线是220kV及以上输电线路雷击跳闸的主要原因。防绕击避雷针是一种结构独特的避雷针（图8），他首先必须有根长达300mm的铁杆，并以一定的上倾角安装在架空地线外侧（图9），为了平衡杆的偏心重力，在铁杆的内侧设置平衡重球。同时，为了满足必要的机械性能，在线夹和针杆之间安装FR型防振锤，一方面使其具有抗不均匀覆冰的能力，另一方面有一定的频率特性，使线夹出口处不因为振动损伤导线。图8 防绕击避雷针结构图

42、9 防绕击避雷针安装示意图2005年在500kV斗樊线和白郑线各试安装防绕击避雷针104只，至今为止这两条曾经发生过雷击跳闸的线路运行良好。目前全国大约安装了万套以上的防绕击避雷针。4. 高压输电线路雷击显示器虽然这种产品，并非全部由金属制造，不满足电力保护金具的定义。但是，由于其独特的设计和起到的重要作用，我希望能在文章中提到它（图10）。图10 雷击显示器外形图中国的很多地方属于雷暴多发地区。在架空输电线路杆塔遭到雷击（直击杆塔）后，塔顶电位瞬间升高，当绝缘子串上的过电压达到或超过绝缘子串的50%冲击放电电压的时候，会引起绝缘子串闪络，导致线路发生跳闸事故。此后，需要线路维护人员尽快确定遭

43、受雷击的杆塔位置，迅速消除线路故障。由于雷击事件的随机性、破坏性和隐蔽性，使用传统的查找方法，不仅比较复杂，而且有的故障点难以定位，极有可能成为以后发生线路事故的严重隐患。高压输电线路雷击显示器利用雷击瞬间在塔脚角钢(或接地线)周围产生的一个瞬变磁场，通过其感应线圈可以检测到该雷电冲击电流产生的磁场，当雷击电流强度接近或超过绝缘子串的耐雷水平时，感应装置激发作动器动作，打开前盖释放醒目彩带标志。其优点在于：1. 清楚指示雷击放电杆塔位置提高工作效率，降低损失；2. 提供雷电活动观测试记录提高线路运行管理水平，雷击显示器的动作，给定量记录绝缘子串承受雷击的次数提供了重要的依据，便于采取有效的反事

44、故措施。高压输电线路雷击显示器已经在安徽部分500kV线路上安装。 4.3 综合分析在国内，线路的设计经常将均压环和屏蔽环合二为一使用，均压屏蔽环的作用在于：a) 均压屏蔽环可改善单个绝缘子的电位分布，减弱铁帽处最大场强区的电场强度，减弱绝缘子瓷表面的平行电场分量，利于抑制沿面闪络，提高其起晕电压和闪络电压；b) 均压屏蔽环可均匀绝缘子串的电压分布，避免绝缘子串中承受电压最高的绝缘子提前闪络；c) 在绝缘子串上安装均压屏蔽环会带来一定的劳动强度及建造费用，但是有助于提高绝缘子寿命，也就降低了维护费用；d) 均压屏蔽环降低了金具尖端的高电位梯度产生电晕的几率，也就降低了产生无线电干扰的可能性；e

45、) 均压屏蔽环实际上是均压环和屏蔽环的组合，在某种程度上也就降低了施工工程的复杂程度，同时也便于维护。由于铝的价格较高，所以在国内，一般只有在电厂、变电站及相关线路上才使用铝制均压屏蔽环。各种电气及机械保护金具在线路上都起着重要的作用，但是国内在对于保护金具的开发和制造工艺的改进上，例如对于均压屏蔽环的表面处理，相比国外还存在一定的差距。 五. 总结与展望电力防护金具种类繁多，以上只是用于架空输电线路的部分产品。在目前，金具行业的竞争日益激烈，不仅是国内公司，很多国外的企业也带着自己的产品来到了中国。由于输电线路的特殊性，其建设一般是由国家统一规划的，虽然每年电网建设的投资再加大，但是也不能改

46、变国内日趋白热化的竞争情况。随着新一轮电网建设高潮兴起，电力行业即将迎来历史上最好的发展机遇。仅国家电网建设投资就高达2000亿元，是“十五”期间年投资的四倍。这正是给中国电力企业带来新发展的大好机会。电网建设和改造的步伐不会停止，投资也年年加大。电力金具行业的发展也会随之加快，中国企业应当利用各种本土优势，在与国外企业的竞争中获得发展。参 考 文 献1 东北电力设计院. 电力工程高压送电线路设计手册M. 中国电力出版社，20032 刘振亚. 特高压电网M. 中国经济出版社，ISBN 7-5017-7226-6/F.5802 P194 3 IEC61854，架空线路间隔棒的技术要求和试验S.

47、国际电工协会，19984 IEC61284，架空线路金具的要求和试验S. 国际电工协会，19975 容国杰，李臣忠. 4D系列防振锤的历史与发展J. 电力建设，2005，26（12）：62666 姜广东. 防舞间隔棒的研制J. 电力金具，2004，2：16187 王旭锋.王景朝.万建成. 阻尼间隔棒抑制微风振动的机理分析J. 电力建设，2003，24（7）：33378 葛军凯. 架空绝缘配电线路综合防雷措施的应用J. 华东电力，2005，33（12）：79809 周志成.何俊佳.陈俊武.邹云屏. 均压环改善绝缘子串电压分布研究J. 高电压技术，2006，32（11）：454810 夏泓轩. 阻

48、尼式防振锤线夹p. 中国专利：ZL200420108999.3，2006-3-10 -全文完联系人通信地址：南京地铁公司小行检修中心笔者姓名：夏泓轩 （男，1985.2生）通讯地址：南京市尤家凹2号，邮编：210012手机：13951923570笔者简介：从事电力自动化的技术工作，已发表多篇论文及译文并拥有2项专利。（1）.U型环结构形式的探讨；获：“第二届江苏省电机工程青年科技论坛”三等奖。发表在电力建设2007年第6期。 （2）.走板防捻器试制和设想；入选2006年11月：中国电机工程学会输电电气五届一次学术年会论文集。发表在江苏电机工程2006年增刊。（3）.防振金具在架空线路上的应用；发表在中国电厂设备2006年第7期。 （4）.译文美国电力公司架设六分裂765KV输电线路入选：超高压送变 电施工技术信息网第十一届全网大会技术交流论文集。 （5）.特高压输电线路应用新型金属杆塔基础和建议发表在电力金具2007年第 1期。（6）. 参加2007年度输变电及系统专委会学术年会交流，并入选江苏省电机工程学会输变电及系统专委的论文集，2007年10月。