[科普中国]-预绞式金具

预绞式金具是指用预成型螺旋条状物缠绕于导线或地线上，用于承受机械或电气荷载的金具。预绞式金具在20世纪40年代由美国PLP公司发明，几十年来，预绞式金具被成功应用于国外许多高压线路中。我国预绞式金具从20世纪80年代开始使用，主要应用于全介质自承式光缆（alldielectric self－supporting optical fiber cable，ADSS）、光纤复合架空地线（optical fiber composite overheadground wire，OPGW）光缆和特高压送电线路工程。

简介预绞式金具在20世纪40年代由美国PLP公司发明，几十年来，预绞式金具被成功应用于国外许多高压线路中。我国预绞式金具从20世纪80年代开始使用，主要应用于全介质自承式光缆（alldielectric self－supporting optical fiber cable，ADSS）、光纤复合架空地线（optical fiber composite overheadground wire，OPGW）光缆和特高压送电线路工程。

在电网所在区域，预绞式金具从2008年南方冰灾开始应用于架空导线上。从大量的架空线路运行数据来看，预绞式金具具有分散集中应力、免工具安装、使用寿命长、金具损耗低等优越于传统金具的性能。虽然预绞式金具的生产成本稍高于传统电力金具，但从长期考虑，使用预绞式金具可大大降低线路的运行成本1。

几种典型的架空送电线路1.重覆冰线路

导线覆冰是指在一定气候条件下，雨水滴落在导线上冻结成冰，并附着导线表面形成一定厚度的冰层。当导线覆冰厚度超过20mm 时，就称为重覆冰线路，其特点是覆冰使得导线的弧垂和荷 载增大，导线动态张力性能降低，从而导致导线的迎风面积增加。

2.大跨越线路

在导线架设过程中不可避免地存在档距特别大的情况，如跨江河、湖泊或海峡等，跨越档距超过1000m或跨越塔高在100m以上，通常称这种线路为大跨越线路。由于大跨越线路档距大，导线所受的水平风荷载比普通档距导线大很多。同时，江河、湖泊等地理环境的表面粗糙度相对普通地面低，在同等条件下，基本风速更大，时间更长，所选用的导线更注重机械特性，难以克服微风振动，造成线夹与导线间发生疲劳磨损，增加断线风险。

3.大高差山区线路

架空送电线路在经过山地地形特别是连续上下高山峻岭时，直线塔的前后档高差很大，常规悬垂线夹悬垂角无法满足其要求，容易造成导线局部机械损伤而引起断股。

预绞式金具在架空送电线路的应用特点1.在覆冰线路的应用

对于重覆冰地区的线路，导线发生覆冰后，覆冰会极大地增加导线的垂直荷载和水平风荷载，同时也会在导线不均匀覆冰、不同期脱冰甚至舞动时产生纵向张力。

在设计覆冰地区的架空送电线路时，要求悬垂线夹对导线有更大的握力，以抵抗重覆冰造成的各种不良影响。而预绞式悬垂线夹由于采用了在内部正中心加装高性能橡胶衬垫与导线直接接触，以较长的预绞丝缠绕在橡胶垫和导线表面的结构方式，使得预绞式悬垂线夹具有无应力集中点和握力大等优点。以AGS5133型预绞式悬垂线夹（为例，根据中国电力科学研究院实验报告（编号：K111S30663）显示，该型号的预绞式悬垂线夹的握力达到65kN，完全满足重冰区导线握力的要求，非常适合重覆冰线路应用。

另外，覆冰线路可适当采用预绞式防舞动鞭，它主要由紧握段、支撑段、防舞段三部分组成。防舞动鞭的防舞段能连续不断地改变缆线在风吹动下的动力学外形，破坏导线的空气运动，从而预防导线舞动。此外，由于防舞段并非与导线紧固在一起，在有风吹动时与导线之间存在相对运动甚至拍打，可在轻度覆冰时起到一定的除冰效果。

2.在大跨越线路的应用

大跨越送电线路的特点是档距大，通常采用重量轻、截面小且机械强度较大的导线，如钢绞线或铝合金绞线等，这类导线的缺点主要是较难消除微风震动。根据线路运行数据和研究显示，微风振动是造成导线产生疲劳损耗的主要因素。

传统的悬垂线夹属于螺栓型线夹，其原理是通过螺栓压缩导线，以保持金具对导线的握力。这种线夹设计生产较简单，成本较低，应用面广。但是从国内外统计数据结果显示，几乎所有的导线疲劳损伤都出现在导线与金具相接触的部位。在传统金具作用下，接触区域的导线很容易产生较高的动态应力和静态压应力。而预绞式悬垂线夹通过新型的结构设计理念，使得线夹在对导线提供足够握力的同时，金具本身不需要通过螺栓作用于导线上，使得导线与金具的接触面增大，接触处无应力集中点，有效地将金具对导线的静态压力分散到足够大的区域内。另外，一定长度的预绞丝缠绕在导线表面后，能明显提高导线接触区域的弯曲刚度，降低了动态应力。

安装了传统螺栓型悬垂线夹和预绞式悬垂线夹的两种导线，在同等条件下经过几千万次的振动疲劳后，前者出现了比较严重的导线断股现象，而后者没有出现导线损坏现象。由此可以看出，预绞式悬垂线夹具有较强的抗疲劳性能，可有效地降低大跨越送电线路的疲劳损耗。

3.在大高差线路的应用

预绞式悬垂线夹分为单支点和双支点两种类型，通常单支点可以满足导线悬垂角小于30°的情况，而双支点最大可用到60°。对位于山区的送电线路，预绞式悬垂线夹能满足大高差悬垂角的要求。同时，由于大高差线路垂直档距大，悬挂点垂直荷载大，相对于普通线夹，预绞式悬垂线夹可以分散集中应力，对导线提供更大的握力。因此，预绞式悬垂线夹应用于大高差线路更具优势。

另外，由于大高差线路高差角比较大，传统防振锤的固定方式很容易在导线发生蠕变时产生跑锤现象，而预绞式防振锤采用预绞丝将防振锤绑紧在导线上，能有效地克服滑锤问题，同时又起到防振作用2。

预绞式金具的其他优点1.安装简便

普通金具在安装时需要借助相应的安装工具，安装过程复杂，耗时较长；而预绞式金具得益于其独特结构，在整个安装过程中工人仅需将每根预绞丝按预定方向缠好，不需任何辅助工具，降低安装难度和安装工人登塔时的负荷，便于目测安装质量。

2.高效节能

在我国电网建设过程中，用铁磁材料制作的金具得到大量应用，如XGU型悬垂线夹，主要是因其材料成本较低，加工方便。但随着对铁磁材料金具研究的深入，它在线路运行过程中产生的高能耗逐渐引起了人们的注意。为了降低金具的能耗，国内外普遍采用节能型的铝合金金具，而预绞式金具一般都是由铝合金材料制成，相比铁磁材料金具，铝合金金具不仅能满足送电线路对金具机械强度的要求，而且具有明显的节能效果。根据北京PLP公司提供的中国电力科学研究院对3种典型悬垂线夹的能耗测试实验报告显示（编号：K111S30663），传统的铁磁材料线夹每件电能损耗为58.8W，防晕型铝合金线夹每件能耗为－20.0W，预绞式悬垂线夹AGS每件能耗为－27.1W。实验数据表明铝合金金具几乎没有电能损耗，反而增大了导线的导电截面，使得线路的传输能耗降低。其中预绞式悬垂线夹AGS每件能耗最低，比铁磁材料线夹每件节能146%，比防晕型铝合金线夹每件节能35.5%。

3.耐腐蚀性能强

预绞式金具通常采用与导线表面相同的材料制成，这样可有效降低由于不同金属在电气环境下所引起的电化学腐蚀，在我国南方地区潮湿、多雾、酸雨等自然环境下延长了电力金具和导线的使用寿命。

4.适用性好

预绞式金具不仅可以应用于钢芯铝绞线、铝包钢绞线、铝合金绞线、钢芯铝合金绞线和镀锌钢绞线等一系列常用型号的导、地线，还可以应用于绝缘导线、高温导线、ADSS和OPGW 等线路。通过的运用效果评定，预绞式金具几乎可以应用于所有的架空送电线路上。

5.防电晕性能

北京PLP公司提供的资料显示，对应用于500kV以上电压等级线路的预绞式金具，预绞丝的末端都经过了特殊处理，能有效提高金具的息晕电压，而对于500kV以下电压等级的线路也可按此要求进行特殊处理。

总结电力金具是送电线路的重要组成部分，使用范围广，数量大。预绞式金具具有全面超越普通电力金具的性能，适合各种工况的送电线路。从线路的长期运行来考虑，使用预绞式金具不仅能提高送电线路的安全稳定运行水平，降低金具对导线的不良影响，而且还可以减少线路的运行能耗，延长使用期限3。

本词条内容贡献者为:

徐恒山 - 讲师 - 西北农林科技大学