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摘要：本文作者分析了线路金具损耗的原因，并对线路金具能耗问题数据进行了对比分析，提出了优化线路金具能耗的措施。
关键词：节能；电力金具；电网建设；应用
中图分类号：U665.12文献标识码： A 文章编号：
我国作为一个发展中国家，对能源的需求量之大以及能源又相对短缺。因此在当今注重节能环保的世界潮流下，我们应该对配电线路金具的耗能问题引起足够的重视，采取切实有效的措施，降低能耗，减少污染，大力推广普及应用电力金具节能应用。
1 线路金具损耗的原因
电力金具是连接和组合电力系统中的各类装置，它是起到传递机械负荷﹑电气负荷及某种防护作用的金属附件。配电线路电力金具是配电架空线路的重要组成部分，是关系到线路安全运行的重要部件。以往人们的研究的点基本上围绕在线路金具应用的力学可靠性上，而对于金具在电能的损失﹑损耗上似乎没有引起大家足够的重视。电力金具的耗能主要是由铁磁材料中磁滞与涡流在线路运行中产生相互作用造成的，它包括磁滞损耗和涡流损耗两部分，这两部分损耗相加构成了金具的电能损失。同时，由于电能损失产生的热量使金具内的导线温度升高，导线过热传导给金具，金具发热影响金属的机械性能。且当电流增大时，磁滞损耗将随磁通密度的1.6～2.0次方上升，涡流损耗则随磁通密度的二次方上升。这二者相加构成了金具的电磁损耗。
2 线路金具能耗问题数据对比分析
对金具的电磁损失与导线温升试验证明，导线温升在金具中比在空气中高17℃～20℃左右。如果通过400A的电流，每个线夹损耗的功率至少达到30W左右，也就相当于长年点了一盏30W的长明灯，在线路上无形的﹑昼夜不停地消耗着能量。而线路金具量多﹑面广，在配电线路上可见能耗损失是相当大的。就拿用量最大的NLD耐张线夹来进行电磁耗能试验，试验数据表明，NLD耐张线夹的耗能随电流的增大而逐渐增大，而对采用铁金属制造的XGU-5悬垂线夹和非导电材料铝合金的XGF-300悬垂线夹同时进行对比则发现采用磁性材料和非磁性材料做成的金具，其耗能数值是大不相同的且是毫无规律的。可锻铸铁悬垂线夹耗能随电流的增加而增加，而铝合金线夹则几乎没有什么能耗损失。从以上的对比中我们可以看出，金具的耗能问题确实存在，而且相当的严重。我国地域辽阔，输﹑配电线路长，据国家电力年鉴发布，我国220KV线路长度就达102517KM；110KV为162497KM；66KV为42214KM；35KV为247390KM，按照百分至六十的额定负荷条件进行统计，全国高压线路每年因可锻铸铁悬垂线夹引起的电能损失就达到25684.1万KW/H， ，在配电线路上每年的损失为8890.8万KW/H，每年总计达34574.9万KW/H。更能深刻的理解解决配电线路金具能耗问题的重要性与迫切性。
3 优化线路金具能耗的措施
3.1 我国电力线路上使用的电力金属基本上是由可锻铸铁为主的磁性材料制成，造成的能耗极大的损失。国内外实验结果证明，由于电力金具绝大部分的采用铁金属作为基体材料，在结构上构成闭合磁回路，形成金具磁滞和涡流损耗，从而造成极大的能耗损失。长久以来，国内配电线路一直沿用的是送電金具，也就是建立在导线拉断力基础上的各项技术指标，送电线路与配电线路存在本质上的区别。配电线路在其线路上使用的金具多为节能型的金具，电网建设和改造中应广泛使用以高强度铝合金为代表的轻金属制成的电力金具，它不仅克服了耗能的弊端，而且结构合理可靠﹑施工简单方便，进而使线路设备寿命长﹑故障低﹑检修方便，使电能的损耗最大限度的降低了。对于线路金具能耗问题，解决策略主要有以下几种：一是用无磁性材料替代有磁性材料制造金具，随着我国材料工业的发展，高强度铝合金已经能普遍运用与供应，用铝合金制造悬垂线夹﹑耐张线夹，既满足了机械强度要求，也可以减小有磁性材料金具对线路的影响。二是用隔断磁路的方法，使金具不产生磁回路，这种方法一直被普遍重视。如图1XGU-悬垂线夹，将挂板﹑U型螺丝和压条更换成不导磁的材料，这样也就割断了磁回路，生成不了涡流，消除了配电线路输电过程中的能量损耗。三是绝缘导线和电缆的型号应按工作电压和使用环境要求进行选择，其导体的截面积应满足导体的允许载流量t不应小于线路的负荷电流，以便对金具进行合理的选择。四是定期对配电线路和电器设备进行检查维护，及时更换漏电、老化线路以及损坏金具。
3.2 线夹是架空输电线路建设中使用最多的金具产品之一，如何优化线夹选型是值得关注的课题。输电线路线夹大部分是由铁磁材料铸成，由于铁磁材料的磁滞和涡流作用，使输电线路每年产生数以亿计千瓦时的电能损耗。线夹优化选型必须进行经济性比较，综合考虑静态初投资、运行节能特性。输电线路运行中线夹分为铸铁悬垂线夹、铝合金防晕型悬垂线夹和预绞式悬垂线夹。预绞式悬垂线夹由预绞丝护线条、内含铝合金加强件的橡胶衬垫、高强度铝合金护套和夹片等主要部分构成。因为其特殊的材料特性和结构使得涡流损耗小、导线所受的静态应力和微风振动等引起的动态应力减小。当前对线夹电能损耗的研究存在的问题主要体现在：线夹能耗相对于整个线损而言相对较小，现有测量手段无法测出不同类型线夹的能耗差别，部分试验也难以模拟现场实际运行情况；线夹的能耗特性研究多停留在定性分析的层面，无法为线夹选型提供必要的运行成本数据。这是由于线夹的涡流损耗与线夹结构参数、导线型号、电流密度、电磁特性参数等多种因素紧密相关，分析计算复杂。计算涡流损耗的方法有解析法和数值计算的方法。解析法在模型比较简单的情况下可以满足精度并加快计算速度，但对于形状比较复杂的输电线路线夹，同时计算趋肤效应、涡流损耗时，解析法存在计算复杂、求解困难的缺点。有限元法是应用最广泛的数值计算方法之一，它通过对整个场域进行剖分，便于处理各种电磁场问题。它能够成功地模拟在各种情况下的线夹内部电磁场，并据此计算出涡流损耗；其计算与分析的过程是根据工程的实际情况而进行的，计算结果可靠、科学。
3.3 解决配电线路金具能耗问实际上也就是指金具的节能问题。设计研制节能金具并不仅仅是在耗能金具结构的基础上以铝合金来替代可锻铸铁。新型的节能耐张金具由传统的螺栓型结构改为楔块型结够，解决了U形螺栓紧固形成线接触，导致导线蠕变，握力下降的缺陷。接续金具由于采用了新的材料、结构和型相挤压、低压铸造、液态模锻等先进工艺，不仅避免了能耗损失，而且结构也十分轻巧，通用性﹑互换性更强。以并沟线夹来说，节能型的JBL异型铝并沟线夹接触电阻稳定、热特环性能好，过载能力强，仅以三种规格化型号就包容了从16～300mm2内所有的导线组合，大大降低了运行成本。在节能金具中广泛采用的高强度铝合金主要采用挤压、压铸等先进工艺，且表面不必热镀锌处理，能耗和污染都大为降低。所以采用新型金具的配电线路能耗问题远远小于采用传统金具的配电线路。
4 结束语
随着社会的快速发展，节能﹑减少能耗问题已经成为了全社会的共识，配电线路也非常有必要将节能﹑减少能耗作为重要课题加以考虑。无论是从社会角度还是从电网本身来讲，节能降耗、减少线损已经是摆在配电线路领域的重要课题之一。由于配电线路金具是由大量铁磁材料铸就，因此铁磁材料的磁滞与涡流作用，使配电线路每年产生数以亿计KWh的电能损耗，针对不同材质﹑型号的电力金具耗能不同的这一客观事实，在电网输送中对配电线路金具能耗问题的解决显得至关重要。
参考文献：
[1] 赵先德.输电线路基础[M].中国电力出版社，2010.
[2] 孟遂民.架空输电线路设计[M].中国电力出版社，2007.
[3] 刘丙江.线损管理与节约用电[M].北京：中国水利水电出版社，2008.
[4] 徐乃管，吴渝生，白中琪.论开发应用节能金具-铝合金线夹的重要意义[J].电力建设，2011，（10）.
关键词：节能；电力金具；电网建设；应用
中图分类号：U665.12文献标识码： A 文章编号：
我国作为一个发展中国家，对能源的需求量之大以及能源又相对短缺。因此在当今注重节能环保的世界潮流下，我们应该对配电线路金具的耗能问题引起足够的重视，采取切实有效的措施，降低能耗，减少污染，大力推广普及应用电力金具节能应用。
1 线路金具损耗的原因
电力金具是连接和组合电力系统中的各类装置，它是起到传递机械负荷﹑电气负荷及某种防护作用的金属附件。配电线路电力金具是配电架空线路的重要组成部分，是关系到线路安全运行的重要部件。以往人们的研究的点基本上围绕在线路金具应用的力学可靠性上，而对于金具在电能的损失﹑损耗上似乎没有引起大家足够的重视。电力金具的耗能主要是由铁磁材料中磁滞与涡流在线路运行中产生相互作用造成的，它包括磁滞损耗和涡流损耗两部分，这两部分损耗相加构成了金具的电能损失。同时，由于电能损失产生的热量使金具内的导线温度升高，导线过热传导给金具，金具发热影响金属的机械性能。且当电流增大时，磁滞损耗将随磁通密度的1.6～2.0次方上升，涡流损耗则随磁通密度的二次方上升。这二者相加构成了金具的电磁损耗。
2 线路金具能耗问题数据对比分析
对金具的电磁损失与导线温升试验证明，导线温升在金具中比在空气中高17℃～20℃左右。如果通过400A的电流，每个线夹损耗的功率至少达到30W左右，也就相当于长年点了一盏30W的长明灯，在线路上无形的﹑昼夜不停地消耗着能量。而线路金具量多﹑面广，在配电线路上可见能耗损失是相当大的。就拿用量最大的NLD耐张线夹来进行电磁耗能试验，试验数据表明，NLD耐张线夹的耗能随电流的增大而逐渐增大，而对采用铁金属制造的XGU-5悬垂线夹和非导电材料铝合金的XGF-300悬垂线夹同时进行对比则发现采用磁性材料和非磁性材料做成的金具，其耗能数值是大不相同的且是毫无规律的。可锻铸铁悬垂线夹耗能随电流的增加而增加，而铝合金线夹则几乎没有什么能耗损失。从以上的对比中我们可以看出，金具的耗能问题确实存在，而且相当的严重。我国地域辽阔，输﹑配电线路长，据国家电力年鉴发布，我国220KV线路长度就达102517KM；110KV为162497KM；66KV为42214KM；35KV为247390KM，按照百分至六十的额定负荷条件进行统计，全国高压线路每年因可锻铸铁悬垂线夹引起的电能损失就达到25684.1万KW/H， ，在配电线路上每年的损失为8890.8万KW/H，每年总计达34574.9万KW/H。更能深刻的理解解决配电线路金具能耗问题的重要性与迫切性。
3 优化线路金具能耗的措施
3.1 我国电力线路上使用的电力金属基本上是由可锻铸铁为主的磁性材料制成，造成的能耗极大的损失。国内外实验结果证明，由于电力金具绝大部分的采用铁金属作为基体材料，在结构上构成闭合磁回路，形成金具磁滞和涡流损耗，从而造成极大的能耗损失。长久以来，国内配电线路一直沿用的是送電金具，也就是建立在导线拉断力基础上的各项技术指标，送电线路与配电线路存在本质上的区别。配电线路在其线路上使用的金具多为节能型的金具，电网建设和改造中应广泛使用以高强度铝合金为代表的轻金属制成的电力金具，它不仅克服了耗能的弊端，而且结构合理可靠﹑施工简单方便，进而使线路设备寿命长﹑故障低﹑检修方便，使电能的损耗最大限度的降低了。对于线路金具能耗问题，解决策略主要有以下几种：一是用无磁性材料替代有磁性材料制造金具，随着我国材料工业的发展，高强度铝合金已经能普遍运用与供应，用铝合金制造悬垂线夹﹑耐张线夹，既满足了机械强度要求，也可以减小有磁性材料金具对线路的影响。二是用隔断磁路的方法，使金具不产生磁回路，这种方法一直被普遍重视。如图1XGU-悬垂线夹，将挂板﹑U型螺丝和压条更换成不导磁的材料，这样也就割断了磁回路，生成不了涡流，消除了配电线路输电过程中的能量损耗。三是绝缘导线和电缆的型号应按工作电压和使用环境要求进行选择，其导体的截面积应满足导体的允许载流量t不应小于线路的负荷电流，以便对金具进行合理的选择。四是定期对配电线路和电器设备进行检查维护，及时更换漏电、老化线路以及损坏金具。
3.2 线夹是架空输电线路建设中使用最多的金具产品之一，如何优化线夹选型是值得关注的课题。输电线路线夹大部分是由铁磁材料铸成，由于铁磁材料的磁滞和涡流作用，使输电线路每年产生数以亿计千瓦时的电能损耗。线夹优化选型必须进行经济性比较，综合考虑静态初投资、运行节能特性。输电线路运行中线夹分为铸铁悬垂线夹、铝合金防晕型悬垂线夹和预绞式悬垂线夹。预绞式悬垂线夹由预绞丝护线条、内含铝合金加强件的橡胶衬垫、高强度铝合金护套和夹片等主要部分构成。因为其特殊的材料特性和结构使得涡流损耗小、导线所受的静态应力和微风振动等引起的动态应力减小。当前对线夹电能损耗的研究存在的问题主要体现在：线夹能耗相对于整个线损而言相对较小，现有测量手段无法测出不同类型线夹的能耗差别，部分试验也难以模拟现场实际运行情况；线夹的能耗特性研究多停留在定性分析的层面，无法为线夹选型提供必要的运行成本数据。这是由于线夹的涡流损耗与线夹结构参数、导线型号、电流密度、电磁特性参数等多种因素紧密相关，分析计算复杂。计算涡流损耗的方法有解析法和数值计算的方法。解析法在模型比较简单的情况下可以满足精度并加快计算速度，但对于形状比较复杂的输电线路线夹，同时计算趋肤效应、涡流损耗时，解析法存在计算复杂、求解困难的缺点。有限元法是应用最广泛的数值计算方法之一，它通过对整个场域进行剖分，便于处理各种电磁场问题。它能够成功地模拟在各种情况下的线夹内部电磁场，并据此计算出涡流损耗；其计算与分析的过程是根据工程的实际情况而进行的，计算结果可靠、科学。
3.3 解决配电线路金具能耗问实际上也就是指金具的节能问题。设计研制节能金具并不仅仅是在耗能金具结构的基础上以铝合金来替代可锻铸铁。新型的节能耐张金具由传统的螺栓型结构改为楔块型结够，解决了U形螺栓紧固形成线接触，导致导线蠕变，握力下降的缺陷。接续金具由于采用了新的材料、结构和型相挤压、低压铸造、液态模锻等先进工艺，不仅避免了能耗损失，而且结构也十分轻巧，通用性﹑互换性更强。以并沟线夹来说，节能型的JBL异型铝并沟线夹接触电阻稳定、热特环性能好，过载能力强，仅以三种规格化型号就包容了从16～300mm2内所有的导线组合，大大降低了运行成本。在节能金具中广泛采用的高强度铝合金主要采用挤压、压铸等先进工艺，且表面不必热镀锌处理，能耗和污染都大为降低。所以采用新型金具的配电线路能耗问题远远小于采用传统金具的配电线路。
4 结束语
随着社会的快速发展，节能﹑减少能耗问题已经成为了全社会的共识，配电线路也非常有必要将节能﹑减少能耗作为重要课题加以考虑。无论是从社会角度还是从电网本身来讲，节能降耗、减少线损已经是摆在配电线路领域的重要课题之一。由于配电线路金具是由大量铁磁材料铸就，因此铁磁材料的磁滞与涡流作用，使配电线路每年产生数以亿计KWh的电能损耗，针对不同材质﹑型号的电力金具耗能不同的这一客观事实，在电网输送中对配电线路金具能耗问题的解决显得至关重要。
参考文献：
[1] 赵先德.输电线路基础[M].中国电力出版社，2010.
[2] 孟遂民.架空输电线路设计[M].中国电力出版社，2007.
[3] 刘丙江.线损管理与节约用电[M].北京：中国水利水电出版社，2008.
[4] 徐乃管，吴渝生，白中琪.论开发应用节能金具-铝合金线夹的重要意义[J].电力建设，2011，（10）.