500 kV线路悬垂绝缘子串金具碰撞塔材原因分析及对策

500 kV线路悬垂绝缘子串金具碰撞塔材原因分析及对策徐维; 敖翔; 李冬
【期刊名称】《《云南电力技术》》
【年(卷),期】2019(047)004
【总页数】3页(P74-76)
【关键词】500kV输电线路; 悬垂绝缘子串; 球头挂环; 碰撞塔材
【作者】徐维; 敖翔; 李冬
【作者单位】中国能源建设集团云南省电力设计院有限公司昆明 650051
【正文语种】中文
【中图分类】TM74
0 前言
目前云南电网在运的500 kV线路长度已超过一万公里，500 kV线路作为电网的骨干网架，具有重要性强，输送容量高，导线截面大等特点，通常采用四分裂及以上的导线，导线垂荷较大，因此悬垂绝缘子串通常均选择160 kN以上的大吨位。

本文针对我省已运行的500 kV多乐永丰Ⅱ回线长期运行后，线路悬垂绝缘子串中出现的绝缘子金具磨碰塔材的问题进行分析，并提出相应解决对策，可为同类设计进行优化改进。

对保障500 kV线路的安全运行，提高新建线路的可靠性也是十分必要的。

1 线路概况
500 kV多乐永丰Ⅱ回线于2010年01月15日投运，线路起于500 kV多乐变电站，止于500 kV永丰变电站，全线采用单双回混合架设，全长137.053 km，共348基杆塔。

线路按10 mm、20 mm、30 mm三个冰区进行设计，设计基本风速27m/s。

导线型号：10 mm、20 mm冰区采用4×LGJ -500/45型钢芯铝绞线、30 mm冰区采用4×JLHA1/G1A-500-54/7型钢芯铝合金绞线，导线悬垂绝缘子串采用单联和双联160 kN、210 kN、300 kN串型，耐张绝缘子串采用双联300 kN、420 kN绝缘子串。

2 现场巡检情况
运检单位在对500 kV多永Ⅱ回线进行例行登塔巡检时，发现导线绝缘子串球头挂环与挂线铁存在磨碰。

出现磨碰现象的塔位总计有七基，本次发现有磨碰现象的区段耐张塔采用干字型塔、直线塔采用常规型酒杯塔及猫头塔，导线金具串型为单串LX52。

其中出现磨碰的铁塔中又以#036塔最为严重，B相（边相）导线绝缘子串球头挂
环磨损严重，磨碰位置为挂点球头挂环上部与挂线铁底部，球头挂环上部出现因长期磨碰导致的凹槽，并出现锈迹，而挂线铁下部磨碰点也出现了少量镀锌层脱落和锈迹。

3 原因分析
3.1 金具原因分析
按照运检单位现场登塔检查结果，出现磨碰的都是10 mm冰区单回路ZB553A、ZB554A塔型并采用LX52串的塔位，LX52悬垂绝缘子串组装图如图1所示。

图1 LX52悬垂绝缘子串组装图
经过分析ZB551A、ZB552A塔型挂点至挂线铁边缘距离为80 mm，ZB553A、ZB554A、ZMK551A塔型挂点至挂线铁边缘距离为90 mm。

由于LX52串与挂
点连接的第一个U型环长度为9 5mm，导致与之连接的Q-16Q球头挂环与角钢
距离较近。

当ZB551A、ZB552A塔使用LX52（WX52）串型偏角超过21°，
ZB553A、ZB554A、ZMK551A塔使用 LX52（WX52）串型偏角超过18°时就
可能发生磨碰的情况，如图2所示。

图2 原LX52串转动角度
3.2 杆塔原因分析
此外本次出现磨损的塔位相邻塔型多为干字型耐张塔，特别是当与杯型直线塔相邻的为干字型耐张塔时，由于耐张、直线塔型横担长短差异，引起直线塔悬垂串向内偏移，虽然原设计经过校核，绝缘子串偏移后均满足大风工况绝缘子串风偏后对塔身的绝缘间隙要求，但串偏移后原设计供金具活动的范围减小，导致更容易出现金具磨碰的情况。

如多永Ⅱ回线中磨碰情况最严重的#36塔，该塔为Ⅱ回线中偏移
情况最严重的塔位，正常运行情况下该塔绝缘子偏移约8°，球头挂环与挂线角钢
间夹角剩余约10°。

正好该塔位又地处风力较大的地方，绝缘子串受风后发生偏移，就出现球头挂环与角钢的间歇性磨碰的情况。

4 安全分析及处理措施
4.1 运行线路安全性分析
针对上述出现的问题进行分析，磨碰部位球头挂环Q-16Q与连接的U型环U-16采用了环-环连接的形式，该连接形式在各方向均有较强的活动性，金具间转动灵活，当发生球头磨碰角钢时各金具间连接点都可以自由活动，并不会出现容易将金具掰断的横向剪切力矩。

而且球头挂环与塔材发生卡碰的仅为挂环上的点状结构，相对于圆环22 mm的直径，对该金具强度影响较小，因此该串型目前的运行是安全可靠的。

磨碰的影响主要表现为金具外层镀锌层脱落，导致脱落处锈蚀。

金具锈蚀将为线路长期安全运行带来隐患。

4.2 处理措施
为了彻底杜绝以上隐患，建议可将原串型中连接金具U-16更换为加长型的UL-16，
更换后原球头挂环Q-16Q的磨碰位置下移，彻底避开挂线角钢，调整后悬垂串U 型环转动范围增加11°，ZB551A、ZB552A塔型达到33°，ZB553A、ZB554A 塔型达到29°。

金具活动范围大大增加，不会再发生球头挂环与塔材的磨碰问题，如图3所示。

4.3 改进建议
在今后新的500 kV线路杆塔设计中，可将直线杆塔连塔金具耳轴挂板GD更换为挂点长度更长的ZBS挂板，这将有效的增加联塔螺栓到金具挂点之间的距离，避免球头挂环与塔材的碰撞，以上修改已在《南方电网杆塔通用设计原则》中得到体现。

此外如设计中使用到了原来挂点按GD挂板进行设计的老塔型，可采用EB挂板替换GD，两型号金具尺寸通用，但EB较GD金具连接挂板长度增加了88 mm，也可避免出现上述的问题，两型号金具尺寸对比见图4。

图3 修改后LX52串转动角度
图4 GD挂点与EB挂点尺寸对比
5 结束语
500 kV线路作为云南电网最重要的骨干输电网，具有重要性、可靠性、安全性、复杂性等方面要求高的特点，电网难以承受线路因故障而导致的不正常停运。

线路绝缘子串虽然看似技术含量不高，但由于其长期经受风吹日晒、冰冻严寒、大风疲劳等复杂的气象条件，此外还需承受水平荷载、垂直荷载、导线张力等多个方向复杂合力，因此往往会出现设计阶段难以预料到的运行情况，只有经过长期运行才能暴露问题，这就要求设计单位必须对运维单位在日常巡检中发现的问题作出及时响应，分析问题对安全运行的影响，提出整改措施，并举一反三针对发现的问题在新设计中进行不断优化和改进。

从而提高架空输电线路的整体设计运行水平。

参考文献
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