特高壓輸電線路U形掛環(huán)-調(diào)整環(huán)耐磨性能研究.pdf

1、近年來，隨著輸電電壓等級(jí)的不斷提高，特高壓輸電線路在國內(nèi)發(fā)展形勢(shì)迅猛，與輸電導(dǎo)線、絕緣子直接相連的U形掛環(huán)-調(diào)整環(huán)的耐磨性能直接影響輸電線路的安全，值得深入研究。架空導(dǎo)線在外荷載作用下可能會(huì)產(chǎn)生多種振動(dòng)形式，造成導(dǎo)線與金具、金具相互之間的摩擦、磨損，破壞金具表面的鍍鋅層，降低金具的使用壽命。本文依托云南電科院的科研項(xiàng)目，對(duì)U型掛環(huán)-調(diào)整環(huán)裝配體進(jìn)行了耐磨性能試驗(yàn)以及有限元仿真研究。主要結(jié)論如下：
　?。?）進(jìn)行了輸電線路金具耐磨試

2、驗(yàn)。根據(jù)U形掛環(huán)-調(diào)整環(huán)裝配體的額定破壞載荷，模擬了U形掛環(huán)-調(diào)整環(huán)在工況下的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，利用電子顯微鏡觀察金具磨損部位表面形貌，并對(duì)金具磨損部位脫落的磨屑進(jìn)行了能譜分析、掃描電鏡分析。結(jié)果表明，U形掛環(huán)底部彎頭部位存在肉眼不易發(fā)現(xiàn)的長度為1111.67μm微小裂紋，極易加劇U形掛環(huán)彎頭部位的腐蝕與應(yīng)力集中，從而導(dǎo)致事故的發(fā)生；對(duì)磨屑進(jìn)行掃描電鏡分析，磨屑溝壑狀的表層與U形掛環(huán)在電子顯微鏡下的溝壑狀形貌相吻合，同時(shí)經(jīng)過了能譜分析，證實(shí)了黑

3、色粉末狀磨屑為試驗(yàn)中鍍鋅層與少量鋼材的氧化物。
　　（2）提出了兩種金具磨損量的統(tǒng)計(jì)方法。一種是鍍鋅層厚度變化法，利用涂層測(cè)厚儀對(duì)金具試驗(yàn)前、后的鍍鋅層厚度進(jìn)行檢驗(yàn)，提出了一種簡(jiǎn)便、有效的方法對(duì)U形掛環(huán)-調(diào)整環(huán)磨損量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，用于描述磨損程度；另一種方法是質(zhì)量差減變化法，對(duì)試驗(yàn)前后的U形掛環(huán)、調(diào)整環(huán)、螺栓分別進(jìn)行稱重，提出一種直觀統(tǒng)計(jì)金具磨損量的方法。結(jié)果表明，鍍鋅層厚度變化法有其局限性，若經(jīng)過耐磨試驗(yàn)后，金具的鍍鋅層厚度完全被消

4、耗，這樣根據(jù)涂層測(cè)厚儀的測(cè)量原理，對(duì)裸露出內(nèi)部鋼材的金具測(cè)量鍍鋅層，必然會(huì)產(chǎn)生誤差；同時(shí)，質(zhì)量差減變化法所測(cè)量出的數(shù)據(jù)粗糙。因此，本文綜合上述兩種方法一同對(duì)金具的磨損量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，既保證了數(shù)據(jù)的完整，又提高了數(shù)據(jù)的精度。
　　（3）利用ANSYS對(duì)U形掛環(huán)-調(diào)整環(huán)裝配體進(jìn)行了非線性有限元接觸分析。施加100kN的荷載得到整體應(yīng)力分布情況，在時(shí)間步為0.1時(shí)，裝配體最大應(yīng)力出現(xiàn)在U形掛環(huán)-調(diào)整環(huán)的連接處，達(dá)到403MPa；在時(shí)間步為0

5、.6時(shí)，裝配體最大應(yīng)力最上端孔柱配合處，為557MPa。計(jì)算出磨損區(qū)域的壓力，并模擬出磨損后的形貌及接觸滑移量。接觸部位的最大壓力達(dá)到了840MPa，U形掛環(huán)與調(diào)整環(huán)接觸彎頭處，最大滑移量約為1mm。結(jié)果表明，U形掛環(huán)-調(diào)整環(huán)之間的彎頭處是接觸壓力較大的部位，同時(shí)螺栓連接處的強(qiáng)度也應(yīng)得到重視。
　　本文提出的金具耐磨性能試驗(yàn)方案，為模擬特高壓輸電線路金具的磨損特性提供了試驗(yàn)與理論基礎(chǔ)。對(duì)U型掛環(huán)-調(diào)整環(huán)這一輸電線路常見的配合型式進(jìn)