苑方丞
（中铁上海设计院集团有限公司，上海，200000）
Application Research of Preformed Fittings in the Catenary System
Yuan Fangcheng
(China Railway Shanghai Design Institute Group Co,.LTD,Shanghai 200070,China)
【摘 要】分析了传统电力金具在接触网中的应用缺陷，介绍预绞式电力金具的紧固原理，进而分析其在接触网中的推广应用。实际运行经验表明，预绞式金具从根本上改善了传统电力金具的不足，最大限度的降低金具对导线的影响。
【关键词】接触网；预绞式金具；螺栓；紧固
【Abstract】The paper analyzes application defects of traditional electric fittings and introduces fastening principle of preformed fittings.Then analyzes its application in the catenary system.Practical operation experience shows that Preformed fittings improve the shortcomings of traditional electric fittings and fundamentally reduce the bad influence on the wire.
【Key words】Catenary;Preformed Fittings; Bolt;Fastening
引言
长期以来，我国接触网工程中大量使用传统电力金具（螺栓型系列产品金具）。虽然该金具在施工安装、运行和加工维护以及制造等方面工艺成熟，但其安装和施工十分繁琐，易导致输配电线路导线断线或破损，严重威胁接触网的安全运行。
针对传统电力金具在接触网工程中的应用缺陷，研究预绞式电力金具特性以代替传统的电力金具，分析接触网系统推广应用预绞式金具是十分必要的。
1．传统型电力金具在接触网中的应用缺陷
金具直接安装在裸露导线上，施工过程中螺栓紧固易导致导线破断，应力的集中使得导线抗疲劳性较低常有断股现象发生，直接影响导线的机械及电气性能，威胁到接触网系统的安全可靠运行。此外，铁制类金具结构上属于闭合电磁回路，当导线上通过大电流时，譬如短路，电力金具处于线路的交变磁场中，自身热量损耗及铁磁损耗严重。
一般情况下，若铁芯体积V，磁化频率为f，铁芯的磁滞损耗功率常用下面公式近似计算：
从以上公式可得，传统式铁质电力金具在运行中将有较大能耗。
2．预绞式电力金具紧固原理[4]
预绞丝的设计原理是利用其螺旋纹路受拉力时有伸直倾向，形成相互挤压使内腔缩小，从而增加对原有导线、拉线的握力。将预绞丝两端制作成相同的螺旋如图1所示。预绞式耐张线夹的两端具有相同节距的螺纹，两端合抱于拉线外径时构成一个管形空腔，其空腔内径略小于拉线外径。同时，空腔内壁有一层胶粘的石英细砂，用于增加预绞丝与拉线表面间的摩擦。当拉线受力时，预绞丝紧紧抱住拉线，拉线受力不断增大时，预绞丝的内螺纹与拉线的外层也不断的进一步紧密贴合，同时预绞丝越抱越紧，对拉线的握力越来越大。
2）安装简便，一致性强[3]
传统的金具需要借助特定的安装设备进行安装，过程复杂，对安装人员的技术要求高，只有专业人员进行相应培训后才能达到安装要求。而预绞式金具产品通用性强，对操作人员的技术要求不高，具有安装简便、迅速、可徒手安装、无需专用工具、携带运输方便等特点。安装可徒手完成，降低了劳动强度。这些特点使预绞式金具经济性加强，大大提高线路安装的质量和效率。
3）减小线路能耗，节约电能[1]
在输配电线路中，提高输送效率、减小线路损耗是线路金具需要解决的重要课题。传统金具是通过局部压接而实现线路的固定，增加电阻而发热，部分使用铁磁材料的金具在传输过程中会还会产生涡流发热，损耗电能。随着我国经济的迅速发展，电力输送容量大大增加，迫切需要使用节能金具，而很多预绞式金具如悬垂线夹是由铝合金、不锈钢等非磁性材料制成，避免了由于使用铁磁材料而产生的涡流发热。
4）应用面广，使用寿命长
预绞式金具可以应用于镀锌钢绞线、铝包钢绞线、铜包钢绞线、铝绞线、铝合金绞线、钢芯铝绞线、钢芯铝合金绞线、铝包钢芯铝绞线以及高温导线、绝缘导线、光纤复合架空地线（OPGW）、全介质自承式光缆（ADSS）等缆线材料。它可以和传统的连接金具配套使用，很好地完成导线与杆塔以及绝缘体的连接，几乎可应用在所有的架空线路上。预绞式电力金具采用与裸导线相同的材料制成，减小了由于不同金属间在电气环境下所引起的电腐蚀，延长了金具的使用寿命。
3．预绞式金具在接触网中的应用可行性及前瞻性
1）预绞式金具在接触网工程中的应用[2]
预绞式金具性能优越，其在西班牙、澳大利亚等国电气化铁路有超过10年的安全运行经验，在我国，合蚌客专等接触网工程引入预绞式护线条、预绞式悬垂线夹及预绞式导线耐张线夹等预绞式金具代替传统电力金具。经分析比对、试安装观察记录状况到现场安装应用，预绞式金具运行状态良好。
① 预绞式护线条
预绞式护线条是包缠在线夹处导线外的条状金具，以加强导线刚度的方式来达到减小导线受到的动弯应力，从而提高导线的耐振能力。试验研究发现，护线条能将导线震动振幅抑制20%左右。
② 预绞式悬垂线夹
预绞式悬垂线夹(AGS)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固定夹片等部件组成，能有效改善导线在悬挂点的应力环境，使导线所受的静态压应力、夹应力、弯曲应力和动态应力大大减小，延长了导线的抗疲劳特性和使用寿命，可用于电气化铁道接触网正馈线的悬挂。
③ 预绞式导线耐张线夹
预绞式导线耐张线夹代替传统螺栓型耐张线夹应用于接触网附加导线及供电线终端下锚及对向下锚安装处，该线夹结构简单，预绞丝双腿绞合形成空管缠绕在导线上产生强握紧力，后部为预成型的绞环固定在绝缘子上。
2）预绞式金具在接触网工程中的前瞻性应用分析
预绞式金具在接触网工程中的应用前景广阔，应拓展性应用。预绞式护线条及线夹虽有效保护了导线，延长了导线使用寿命，却无法降低导线的振动水平。当线路振动水平较高时，则应加装防振鞭或防振锤。
防振鞭由固体聚氯乙烯材料制成，安装于导线或地线上，用于减小导线或地线的微风振动。防振段通过与线缆之间的相互碰撞，使线缆上的微风振动得到减弱。
防振锤由具有一定重量的大小锤头、具有较高弹性、高强度的镀锌钢绞线及高强度的铝合金线夹等部件组成。它能有效抑制缆线的微风振动，延长缆线的使用寿命。
图4 线路防振动装置
4．结论
4.1 接触网系统使用预绞式电力金具可产生可观的经济效益。随着经济发展和技术进步，从寻求最佳经济效益的观点出发，节能降耗、减少线损已是架空线领域重要课题之一。鉴于出色的节能特性，预绞式电力金具在接触网系统应用将为全线节约大量电能，经济效益可观，大规模应用势在必行。
4.2 接触网系统使用预绞式电力金具使导线所受的静态压应力、夹应力、弯曲应力和动态应力大大减小，延长了导线的抗疲劳特性和使用寿命，减少导线断股现象发生，具有很高的性价比。
4.3 预绞式金具经在接触网上安装试用、测试及运营考验，效果良好。它的机械性能及使用寿命均高于传统电力金具，从根本上改善了传统电力金具的不足，最大限度的降低金具对导线的影响。
参考文献：
[1]DL/T 763-2001 架空线路用预绞式金具技术条件
[2]邓志光. 接触网工程推广预绞丝金具的技术要求[J]，四 川建材，2011（2）
[3]常国安，刘实. 京沪铁路电气化工程接触网系统提速技术[J].中国铁路，2006(2)
[4]李虎安. 预绞式金具在电力线路中的应用[J].云南电力技术，第35卷.2007（12）
作者简介：
苑方丞（1985-），男，江西南昌人，硕士，工程师，主要方向：电气化铁路、城市轨道交通
论文作者:苑方丞
论文发表刊物:《工程建设标准化》2016年3月总第208期
论文发表时间:2016/6/15
标签：导线论文; 电力论文; 应力论文; 传统论文; 线路论文; 使用寿命论文; 铝合金论文; 《工程建设标准化》2016年3月总第208期论文;