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摘 要：连接金具是输电线路上一个重要的承载连接装置，虽然他的价格经济，构造简单，但是连接金具的安全性将直接影响输电线路的安全运行。连接金具的疲劳断裂将会使连接线路脱落从而导致整个回路出现跳闸，影响到整个电网的安全生产。本文主要通过作者多年的相关工作经验，讨论了影响输电线路连接安全的因素和预防金具疲劳断裂的防范措施，通过实际举例来进行有效分析。
关键词：输电线路；连接金具；断裂；探讨
输电线路是电力生产和传输中的重要通道，输电线路一旦产生故障或者问题，将会影响到一定范围或者整个城区的供电安全系统，造成不可估量的后果。因此，如何能够有效的预防输电线路产生的故障是我们电网工作人员目前研究的重要工作。
一、输电线路常见的故障分析
1.1连接金具的结构分析
输电线路上的连接金具一般都是相互搭配使用，产生变形的区域与相对较多：杆部与挂环处、球头和杆部等，这些连接的地方都是连接金具的薄弱地方，会降低连接金具的抗疲劳荷载。此外，从绝缘子的连接方式考虑，球窝的连接方式也会导致输电线路连接金具在横向或者轴向偏移的角度收到影响。当球头在帽窝中受到风荷载的作用时，球头的自由移动收到影响，此时就可能发生弯曲现象，当作用力较大时，将会给输电线路连接金具的失效带来隐患。
1.2风荷载分析
一般来说，输电线路位于环境恶劣的地区，风力负荷对设备附件的影响是不可避免的。高风力载荷可能导致连接器的连接承受侧压力，从而导致连接器配件受到的力不均匀，在挂环和球头回路测量中会导致严重的冲击和磨损，导致连接硬件不受阻碍地摆动。当应力集中达到一定程度，在下一次作业过程中，原来的缺陷如孔和局部表面连接金属装置会在新来源条目中产生疲劳裂纹，导致疲劳失效。例如，如果输电线路的风力在破碎当天约为7至8级，则伴随着强烈的尘埃天气。结果，导线频繁地以强风振荡，并且摆动振幅最大超过7米，将会导致金具配件的损坏。
1.3连接金具材料分析
金属的不均匀滑动通常反映在材料的表面质量上，金属材料表面也会形成连接器的疲劳裂纹。因此，连接金具的表面粗糙度和完整性以及连接器的疲劳程度对连接金具的疲劳有直接的影响。如果连接器的表面在生产过程中是非常严重的缺陷，则疲劳裂纹通常在使用后的很短时间内发生。连接器表面质量差会导致连接器承受疲劳载荷，如突起、凹坑和镀锌层质量的不完整可能在不同负载的作用下断裂，最终导致输电线路连接金具疲劳断裂。
1.4气候条件
在冬季或者气温很低的天气条件下，连接金具缝隙内水遇冷结冰后，体积将会变大，将连接金具的下部进行撑大，当外部温度提升时，冰融化成水之后再次进入被撑大的缝隙中，如此反复变化，加上连接金具材料的自身质量因素，会出现连接金具失效的故障。在架空线路上，输电线路会因雨雪天气从而造成覆冰现象，覆冰会导致连接金具发生偏转，连接金具将收到多个力的作用，如果这种负荷超过金具本身张力，就会导致连接金具出现断裂。
二、输电线路连接金具断裂失效实例分析
2.1某110KV输电线路串联金具断裂失效
该案例为某110KV输电线路绝缘子单联连接金具断裂失效，连接方式采用的是球头球窝连接，安装四天后发生了断裂现象，该线路还未运行。事故发生时该地区是大风天气，连接金具材料为45号钢，金具表面采用热镀锌层。
2.1.1外貌分析
输电线路的连接金具出现断裂的地方是位于球头和杆部之间的连接点，绝缘子采用球窝连接方式，通过球窝中的R锁对球头进行固定和支撑形成绝缘子串。通过对连接金具表面进行分析，可以看出连接金具表面的工艺质量粗糙，无金属光泽，连接金具外面均有明显的凹凸。对断裂连接金具的外观进行截取分析，如下图-1所示，断裂的连接部位存在轴向凸起，大约长度在1CM左右。
2.1.2连接金具镀锌层分析
连接金具的断裂口有明显的金属光泽，采用的是45号钢经过正火所得到的零件，在断裂口附近发现了明显的脱碳反应，形成的晶粒组织呈现出魏氏组织形态，改形态的发生属于过热组织。连接金具的表面镀锌层约为80um，镀锌层质量出现问题，表面存在褶皱现象。
2.2 220KV塔球挂环断裂分析
某电厂220KV线路出现直线塔球挂环断裂，绝缘子遭到损坏，导线脱落到地面，引起输电线路的短路跳闸。球头挂环的运行时间为两万h，断裂挂环所处的直线塔在风口处，输电线路常年受到大风的影响，导致输电线路时常发生摆动。球头挂环的材料为Q234B材质，挂环表面经过热镀锌加工。
2.2.1断裂外貌分析
该断裂的位置在挂环与杆部之间的连接处，断裂的挂环磨损严重，无金属光泽，整个外表发黑，镀锌层有严重的脱落现象。挂环的另一个侧面在外力作用下发生了不同程度的形变，在受力不均匀的情况下发生了该形变，如下图-2所示，各个零件之间的磨损现象严重，长期受到负荷应力。
2.2.2镀锌层分析
金具连接端口处组织均有金属光泽，属于正常现象，球头表面镀锡层未60um左右，厚度较薄。
三、输电线路连接金具疲劳断裂失效的预防方法
（1）在对输电线路的设计、维护和施工过程中，要避免出现一串过大的问题，在施工中要进行调整，在日常的运行维护过程中要做好相关问题的处理方法。
（2）更换出现小裂缝的连接金具，同时加强所有连接金具的质量检查，发现质量缺陷的问题要立即对连接金具进行替换。
（3）当输电线路出现波动后，要立即对高度差大或者跨度远的线路进行检查，除了观察以外，还可以使用现代化的检测仪器进行全面的检查，做好应对措施。同时在设计这些线路的连接时，应该使用材质好，强度高的连接金属，确保在日常的运行中不会出现故障。
（4）对输电线路连接金具的购买中，要时刻保证购买连接金具的质量要求，按照國家要求进行采购，质量不合格的产品坚决不予采购，严把质量验收关，对购买的合格产品也要进行相关的试验，试验合格的产品才能投入使用，
四、连接金具的改进措施
在正常的气象条件下，塔架上的两根抗应变双弦将跟随导线的风向偏转。（1）由于双线的风压引起的偏转。（2）由于线本身的结构而扭曲。这些情况实际上都存在。经过长时间的反复扭转，最终疲劳损坏发生在端部接头与绝缘体心轴的连接处，并且整个电路暴露在安全方面的危害。在标准设计中，抗拉U型环的内表面是一个只有二维自由度的直线结构，只能使金属配件水平或垂直旋转。如果是如果将U形环的内表面加工成弯曲结构，则会产生一定的三维自由度，能够承受一定程度的扭曲运动，大大减少了金属配件的疲劳损伤。
五、结束语
综上所述，在表面质量，结构设计，风荷载等多种因素的影响下，输电线路的连接硬件将导致疲劳断裂的发生。因此，有必要加强设计，加强对薄弱环节疲劳微裂和磨损的检测和监督，定期更换强风区的连接件，确保其安全稳定。
参考文献
[1]杨露.配电线路电力金具耗能问题及对策[J].技术与管理，1994-2010.
[2]陈启银.悬垂线夹磨损引发的架空避雷线掉线及防范[J].电力安全技术，2004（4）.
[3]车德竞，张万友，等.输电线路合成绝缘子端部金具的腐蚀研究[J].腐蚀与防护，2004（11）.
[4]陈永华.南网输电线路导地线金具和绝缘子覆冰掉串原因分析及措施建议[J].电力设备，2008（6）.
[5]闫斌，邓大勇，等.330 kV景阳变电站导电杆固定金具开裂原因分析及措施[J].青海电力，2007（11）.
（作者单位：广东安恒铁塔钢构有限公司）
关键词：输电线路；连接金具；断裂；探讨
输电线路是电力生产和传输中的重要通道，输电线路一旦产生故障或者问题，将会影响到一定范围或者整个城区的供电安全系统，造成不可估量的后果。因此，如何能够有效的预防输电线路产生的故障是我们电网工作人员目前研究的重要工作。
一、输电线路常见的故障分析
1.1连接金具的结构分析
输电线路上的连接金具一般都是相互搭配使用，产生变形的区域与相对较多：杆部与挂环处、球头和杆部等，这些连接的地方都是连接金具的薄弱地方，会降低连接金具的抗疲劳荷载。此外，从绝缘子的连接方式考虑，球窝的连接方式也会导致输电线路连接金具在横向或者轴向偏移的角度收到影响。当球头在帽窝中受到风荷载的作用时，球头的自由移动收到影响，此时就可能发生弯曲现象，当作用力较大时，将会给输电线路连接金具的失效带来隐患。
1.2风荷载分析
一般来说，输电线路位于环境恶劣的地区，风力负荷对设备附件的影响是不可避免的。高风力载荷可能导致连接器的连接承受侧压力，从而导致连接器配件受到的力不均匀，在挂环和球头回路测量中会导致严重的冲击和磨损，导致连接硬件不受阻碍地摆动。当应力集中达到一定程度，在下一次作业过程中，原来的缺陷如孔和局部表面连接金属装置会在新来源条目中产生疲劳裂纹，导致疲劳失效。例如，如果输电线路的风力在破碎当天约为7至8级，则伴随着强烈的尘埃天气。结果，导线频繁地以强风振荡，并且摆动振幅最大超过7米，将会导致金具配件的损坏。
1.3连接金具材料分析
金属的不均匀滑动通常反映在材料的表面质量上，金属材料表面也会形成连接器的疲劳裂纹。因此，连接金具的表面粗糙度和完整性以及连接器的疲劳程度对连接金具的疲劳有直接的影响。如果连接器的表面在生产过程中是非常严重的缺陷，则疲劳裂纹通常在使用后的很短时间内发生。连接器表面质量差会导致连接器承受疲劳载荷，如突起、凹坑和镀锌层质量的不完整可能在不同负载的作用下断裂，最终导致输电线路连接金具疲劳断裂。
1.4气候条件
在冬季或者气温很低的天气条件下，连接金具缝隙内水遇冷结冰后，体积将会变大，将连接金具的下部进行撑大，当外部温度提升时，冰融化成水之后再次进入被撑大的缝隙中，如此反复变化，加上连接金具材料的自身质量因素，会出现连接金具失效的故障。在架空线路上，输电线路会因雨雪天气从而造成覆冰现象，覆冰会导致连接金具发生偏转，连接金具将收到多个力的作用，如果这种负荷超过金具本身张力，就会导致连接金具出现断裂。
二、输电线路连接金具断裂失效实例分析
2.1某110KV输电线路串联金具断裂失效
该案例为某110KV输电线路绝缘子单联连接金具断裂失效，连接方式采用的是球头球窝连接，安装四天后发生了断裂现象，该线路还未运行。事故发生时该地区是大风天气，连接金具材料为45号钢，金具表面采用热镀锌层。
2.1.1外貌分析
输电线路的连接金具出现断裂的地方是位于球头和杆部之间的连接点，绝缘子采用球窝连接方式，通过球窝中的R锁对球头进行固定和支撑形成绝缘子串。通过对连接金具表面进行分析，可以看出连接金具表面的工艺质量粗糙，无金属光泽，连接金具外面均有明显的凹凸。对断裂连接金具的外观进行截取分析，如下图-1所示，断裂的连接部位存在轴向凸起，大约长度在1CM左右。
2.1.2连接金具镀锌层分析
连接金具的断裂口有明显的金属光泽，采用的是45号钢经过正火所得到的零件，在断裂口附近发现了明显的脱碳反应，形成的晶粒组织呈现出魏氏组织形态，改形态的发生属于过热组织。连接金具的表面镀锌层约为80um，镀锌层质量出现问题，表面存在褶皱现象。
2.2 220KV塔球挂环断裂分析
某电厂220KV线路出现直线塔球挂环断裂，绝缘子遭到损坏，导线脱落到地面，引起输电线路的短路跳闸。球头挂环的运行时间为两万h，断裂挂环所处的直线塔在风口处，输电线路常年受到大风的影响，导致输电线路时常发生摆动。球头挂环的材料为Q234B材质，挂环表面经过热镀锌加工。
2.2.1断裂外貌分析
该断裂的位置在挂环与杆部之间的连接处，断裂的挂环磨损严重，无金属光泽，整个外表发黑，镀锌层有严重的脱落现象。挂环的另一个侧面在外力作用下发生了不同程度的形变，在受力不均匀的情况下发生了该形变，如下图-2所示，各个零件之间的磨损现象严重，长期受到负荷应力。
2.2.2镀锌层分析
金具连接端口处组织均有金属光泽，属于正常现象，球头表面镀锡层未60um左右，厚度较薄。
三、输电线路连接金具疲劳断裂失效的预防方法
（1）在对输电线路的设计、维护和施工过程中，要避免出现一串过大的问题，在施工中要进行调整，在日常的运行维护过程中要做好相关问题的处理方法。
（2）更换出现小裂缝的连接金具，同时加强所有连接金具的质量检查，发现质量缺陷的问题要立即对连接金具进行替换。
（3）当输电线路出现波动后，要立即对高度差大或者跨度远的线路进行检查，除了观察以外，还可以使用现代化的检测仪器进行全面的检查，做好应对措施。同时在设计这些线路的连接时，应该使用材质好，强度高的连接金属，确保在日常的运行中不会出现故障。
（4）对输电线路连接金具的购买中，要时刻保证购买连接金具的质量要求，按照國家要求进行采购，质量不合格的产品坚决不予采购，严把质量验收关，对购买的合格产品也要进行相关的试验，试验合格的产品才能投入使用，
四、连接金具的改进措施
在正常的气象条件下，塔架上的两根抗应变双弦将跟随导线的风向偏转。（1）由于双线的风压引起的偏转。（2）由于线本身的结构而扭曲。这些情况实际上都存在。经过长时间的反复扭转，最终疲劳损坏发生在端部接头与绝缘体心轴的连接处，并且整个电路暴露在安全方面的危害。在标准设计中，抗拉U型环的内表面是一个只有二维自由度的直线结构，只能使金属配件水平或垂直旋转。如果是如果将U形环的内表面加工成弯曲结构，则会产生一定的三维自由度，能够承受一定程度的扭曲运动，大大减少了金属配件的疲劳损伤。
五、结束语
综上所述，在表面质量，结构设计，风荷载等多种因素的影响下，输电线路的连接硬件将导致疲劳断裂的发生。因此，有必要加强设计，加强对薄弱环节疲劳微裂和磨损的检测和监督，定期更换强风区的连接件，确保其安全稳定。
参考文献
[1]杨露.配电线路电力金具耗能问题及对策[J].技术与管理，1994-2010.
[2]陈启银.悬垂线夹磨损引发的架空避雷线掉线及防范[J].电力安全技术，2004（4）.
[3]车德竞，张万友，等.输电线路合成绝缘子端部金具的腐蚀研究[J].腐蚀与防护，2004（11）.
[4]陈永华.南网输电线路导地线金具和绝缘子覆冰掉串原因分析及措施建议[J].电力设备，2008（6）.
[5]闫斌，邓大勇，等.330 kV景阳变电站导电杆固定金具开裂原因分析及措施[J].青海电力，2007（11）.
（作者单位：广东安恒铁塔钢构有限公司）