线路金具-悬垂线夹.ppt

1 第2章 架空线路常用金具的 设计及选用 2-1 悬垂线夹 2-2 耐张线夹 2-3 接续金具 2-4 联接金具 2-5 保护金具 2-6 电力线路其它金具 2 架空电力线路金具架空电力线路金具 悬垂线夹 耐张线夹 联接金具 接续金具 防护金具 固定 释放 有限握力 螺栓 压缩 楔型 螺旋 球-窝 板-螺栓 链-环 异形管 圆形官 导线防护 绝缘防护 架空线路上用以连接绞线、绝缘子和杆塔等装置的电力金具统称为线路金具，按其结构和使用范围可分为五大类。本节主要从各类金具的作用、运行工况、类型、技术要求和结构特点、设计方法、选用等方面进行介绍：3 2-1 悬垂线夹(suspension clamp)1、悬垂线夹的作用 悬垂线夹用于悬挂或支托绞线于绝缘子串上(直线杆塔)及悬挂跳线于绝缘子串上(耐张、终端等杆塔)的金具。其在正常运行条件下主要承受垂直荷重，而不承受绞线张力。通常与联接金具(挂板、挂环、U形螺栓等)一起使用，将导线与绝缘子串联接在一起共同悬挂在杆塔的横担上。见图2.1。一、悬垂线夹的作用及工况 图2.1 悬垂线夹与绝缘子串组装图 6 6铝包带铝包带 上述定义的区别：“线夹”可以是一个独立的金具，如：并沟线夹、阻尼线夹等；也可以是金具的部件，如：防振锤线夹、间隔棒线夹等。它与悬垂线夹之间的根本区别是设计原则不同，对悬垂线夹的线槽部分必须具有一定的曲率半径，而对线夹则没有此项要求。线夹一能固定在导线上的金具或金具的部件。4 2、悬垂线夹的运行工况及受力分析 悬垂线夹露置于自然环境中，正常情况下受自然气候条件及环境的直接作用，主要承受垂直荷载、风荷载及导线与接触面上的摩擦力；事故情况下(断线)承受导线张力。悬垂线夹的受力情况如图2.2所示：图2.2 悬垂线夹的受力示意图 5 6 二、悬垂线夹的技术要求、类别及结构特点 主要包括线夹结构、机械强度及对导线的握力等方面。(一)悬垂线夹的技术要求 1、悬垂线夹的结构要求 (1)悬垂线夹应考虑裸线或包缠护线条等多种使用条件，其型式与结构应能与所悬挂导线及地线的型式、规格相匹配。(2)船式悬垂线夹其船体线槽的曲率半径应不小于导线、地线直径的8倍。(3)悬垂线夹应具有一个能允许船体回转的水平轴。(4)悬垂线夹应明确使用的限定范围，如最大出口角、最小出口角和允许回转角等。(5)悬垂线夹的设计应减少微风振动对导线、地线产生的影响，并避免对导线、地线产生应力集中或损伤。悬垂线夹的设计还应在导线、地线水平不平衡张力作用下，减少回转轴的磨损。(6)悬垂线夹与被安装的导线、地线间应有充分的接触面，以减少由故障电流引起的损伤。7 2、悬垂线夹的机械强度要求 悬垂线夹在悬挂导线或地线时应能承受垂直档距内导线或地线的全部荷载，并且在线路正常运行或断线时不允许导线或避雷线在线夹内滑动或脱离绝缘子串。要求正常运行情况下，悬垂线夹的安全系数不小于2.5；事故情况下不小于1.5，断线情况下不小于1.3。悬垂线夹所承受的最大荷载(考虑导线或避雷线自重、最大覆冰及最大风荷载时的综合荷载)不大于线夹的破坏荷载。即：式中：Tb金具的破坏力（kN）T作用于金具上的外力（kN）。运行情况：K2.5 事故情况：K1.5 断线情况：K1.3 KTb/T 8 各类悬垂线夹的破坏荷载应不小于表2-1所列数值。线夹名称 型 号 破坏荷载(kN，不小于)固定型 CGU-1、CGU-2、CGU-3、CGU-4 40 CGU-5A、CGU-5B、CGU-6A、CGU-6B 60 防晕型 CGF-5C、CGF-5K 70 CGF-6C、CGF-6K 80 铝合金 CGH-1T、CGH-2T、CGH-3T、CGH-4T 40 CGH-5T、CGH-6T 70 CGH-7T、100 加强型 CGJ-2 100 CGJ-5 120 垂直排列双导线型 CSH-5、CSH-6 70 CSH-7 100 表2-1 悬垂线夹的破坏荷载 9 3、悬垂线夹的握力 (grip strength)要求 握力使导线固定在线夹或接续管中不产生滑动的最大荷重值。亦即指线夹压板在螺栓作用下对导线的握着力(摩擦力)。要求该握着力必须保证导线(或避雷线)在横向载荷或不平衡张力作用时不得从线夹中滑出。国家标准电力金具通用技术条件GB2314-2008中规定：固定型悬垂线夹对导线、地线的握力，与其导线、地线的计算拉断力之比应不小于表2-2的规定，或由供需双方商定。表2-2 10(二)悬垂线夹的类别 按照电力金具通用技术条件GB2314-2008的分类方法，悬垂线夹的类别为3大类，共18种型式。见图2.3。图2.3 悬垂线夹的类别 11 (1)固定型一-仅具有规定的最小握力值，达到此握力值之前，导线不能在线夹内出现滑动；而对线夹具有的最大握力值则不作规定，但应以不损伤导线的机械强度为准则。如螺栓型、上扛型、加强型、防晕型等。(2)滑动型(释放型)-一仅具有规定的最大握力值，在达到此握力值之前，导线应在线夹内出现滑动现象。如脱离型、履带型、滚筒型等。这类线夹主要用于减轻村霸的纵向载荷，由于其结构复杂且可靠性差，目前除大跨越外，已不采用。(3)有限握力型一-具有规定的最小握力值，达到此握力值之前，导线在线夹内不能出现滑动；同时又具有规定的最大握力值，在达到此握力值之前，导线应在线夹内出现滑动。即在最小值与最大值之间，导线在线夹内必定出现滑动现象。如摩擦型、剪销型、有限握力型等。除此以外，按其结构分有中心回转式、提包式、悬吊式、预绞式；按材质分有可锻铸铁和铝合金。12 1、固定式（中心回转式）悬垂线夹:(1)U形螺丝式悬垂线夹（CGU型）其由锻铸铁制造的线夹船体、压板和U形螺丝组成。利用两个U形螺丝压紧压板使导线固定在线夹船体中。船体由两块钢板冲压而成的挂板吊挂，挂板安装在船体两侧的挂轴上，线夹转动轴和导线在同一轴线上，回转灵活。在安装时，导线外应包缠110mm的铝包带12层。线夹的形状见图2.4。线夹船体 U形螺丝 压板 图2.4 U形螺丝悬垂线夹结构示意图 挂板 主要结构尺寸：l船体宽度，mm；h悬挂点回转中心至线夹底部的距离,mm；h1悬挂点回转中心至线夹回转中心的中心距，mm；r线夹底部圆弧半径，mm，c挂板开档，mm；dU形螺栓直径，mm。不同型式悬垂线夹的尺寸规范见表2-2。（三）悬垂线夹的结构特点 13 由于挂板有一定的宽度，若挂板摆动过大，其边缘将碰到U形螺丝上，因此，挂板与船体间的摆动角应不大于45。U形螺丝悬垂线夹的握力较大，适用于中小截面的铝绞线及钢芯铝绞线。14(2)带U形挂板悬垂线夹（CGUB型）其为U形螺丝悬垂线夹的改进型式。主要是在原有线夹的普通挂板上端增加了一个U形挂板。以避免当U形螺丝悬垂线夹用于大截面钢芯铝绞线或包缠有预绞式护线条的导线时，由于线夹线槽直径较大而使普通挂板产生变形的问题。加装U形挂板后不仅可以减少挂板的弯矩，也可改变悬挂方向。其适用于安装大截面的钢芯铝绞线或包有预绞式护线条的钢芯铝绞线。线夹的形状及规范见图2.5和表2-3。线夹船体 U形螺丝 压板 挂板 U形挂板 图2.5 U形挂板悬垂线夹结构示意图 15 主要结构尺寸：l船体宽度，mm；h悬挂点回转中心至线夹底部的距离,mm；h1悬挂点回转中心至线夹回转中心的中心距，mm；h2悬挂点回转中心至线夹回转中心的中心距，mm；r线夹底部圆弧半径，mm，dU形螺栓直径，mm。c为固定值18mm.不同型式带U形挂板悬垂线夹的尺寸规范见表2-3。16(3)带碗头挂板悬垂线夹（CGUA型）其为U形螺丝悬垂线夹的改进型式。主要是在原有悬垂线夹的普通挂板上加装了一个碗头挂板(型号一般为WS-7)。以减少绝缘子串组装后的长度及减少挂板的弯矩。此线夹可以直接与绝缘子串相连，亦可与直径6mm的其他球窝绝缘子相连。适用于110kV-220kV输电线路采用XP-70悬式绝缘子时，安装大截面的钢芯铝绞线或包有预绞式护线条的钢芯铝绞线。线夹的形状及规范见图2.6和表2-4。图2.6 碗头挂板悬垂线夹结构示意图 碗头挂板 17 18 (4)防晕型悬垂线夹(CGF型)组成：两片喇叭形船体、两个(或四个螺栓)和一个钢箍(用于箍紧线夹船体1、2)。见图2.7。线夹船体的材料：高强度铝合金。结构特点：线夹且有较高的粗糙度(非常光滑)，线夹船体呈流线型结构，可以减少电晕的产生。由于线夹采用非磁性材料制造，可以减少磁滞损耗，节约电能(降低线损)，故用于220kV上代替常用可锻铸铁线夹有很好的经济效益。适用范围：该类线夹分线路用和跳线用两类。可用在330-500kV线路导线或跳线，其中跳线用防电晕线夹亦可用于变电所，其握力要求较小。线夹的主要结构尺寸参数同前，规范见表2-5。钢箍 船体2 船体2 图2.7 防晕悬垂线夹结构示意图 钢箍 19 表表2 2-5 5 20 (5)钢板冲压型悬垂线夹（CGG型）线夹船体由钢板冲压而成，无挂板，悬挂点位于导线轴线上方，U形螺栓向上安装。结构见图2.8。特点：加工工艺简单，生产周期短，成品率高，重量轻，配件少等优点。适用范围：适用于安装中小截面的钢芯铝绞线及铝绞线。线夹规范见表2-6。图2.8 钢板冲压悬垂线夹结构示意图 21 表2-6 22 (6)铝合金悬垂线夹(提包式CGH型)线夹船体及压板由铝合金铸造而成，无挂板，悬挂点位于导线轴线上方。结构见图2.9。这种线夹且有强度高，重量轻，磁损小，适用于安装中小截面的铝绞线及钢芯铝绞线。线夹规范见表2-7。图2.9 铝合金悬垂线夹结构示意图 23 表2-7 24 (7)垂直排列双悬垂线夹（CCS型）与220kV线路二分裂导线垂直排列布置相适应的线夹，其由两个普通的船体吊挂在一副整体钢制挂板上构成。结构见图2.10。这种线夹可以单独在挂板上转动，当受到风荷载时，线夹与绝缘子一起摆动。线夹规范见表2-8。图2.10 钢板冲压悬垂线夹结构示意图 25 表2-8 26 (8)坐立式(上扛式)悬垂线夹（CGFK型）-是防晕型悬垂线夹的另一种结构型式。其线夹本体、压板全是由铝合金材料制造而成，固定轴位于导线轴线下方，联接螺栓安装在上扛联板上。结构见图2.11。这种线夹由非磁性材料制造，消除了磁滞损失，强度高，握力大，表面光滑，边缘呈流线型，减少了电晕的产生。其与下垂式铝合金线夹（CGF-C）(见图2.12)可组成500kV线路悬垂组合。线夹规范见表2-9及表2-10。图2.11 坐立式(上扛式)悬垂线夹结构示意图 27 表2-9 28 图2.12 CGF-C防晕下垂式铝合金悬垂线夹结构示意图 表2-10 29 2、预绞丝式悬垂线夹（AGS线夹）其由硅橡胶制成的双曲线腰鼓包箍，包箍外缠绕铝合金预绞丝，在预绞丝外装以铝合金制成的带悬挂板的包箍，包箍外再加上U形钢(或铝合金)带组成。结构见图2.13。这种线夹双曲线腰鼓形包箍包住导线悬挂处，具有握力大、电晕小、重量轻、磁损小等特点。适用于重冰区及档距较大的地区。线夹规范见表2-11。图2.13 预绞丝式悬垂线夹结构示意图 表2-11 30 31 3、加强型悬垂线夹（CGJ型）为适应重冰区导线用承重大且铝钢截面比小的钢芯铝绞线或钢芯铝合金绞线所用的悬垂线夹。结构见图2.14。其与一般正常线路使用的悬垂线夹的区别主要有以下方面。1)线夹具有较高的垂直破坏荷载；2)对导线的握力大(钢芯铝绞线用：握力大于钢绞线额定抗拉力的25%；避雷线用的悬垂线夹，其握力不小于避雷线额定抗拉力的30%。)，即使相邻档覆冰不均衡情况下，导线仍不会以从线夹内滑出。线夹规范见表2-12。+图2.14 加强型悬垂线夹结构示意图 32 表2-12 33 (1)垂直排列双悬垂线夹 (2)水平排列双悬垂线夹 (3)三分裂排列悬垂线夹 (4)四分裂排列悬垂线夹 (5)六分裂排列悬垂线夹（三）悬垂线夹的典型布置图（详见教材）34 3、有限握力型悬垂线夹 包括：摩擦型、剪销型和有限握力型三种。(1)摩擦型悬垂线夹 线夹的形状见图2.4。(2)剪销型悬垂线夹 (3)有限握力型悬垂线夹 35 1、悬垂线夹的机械强度 三、悬垂线夹的设计计算 悬垂