电力金具性能优化的创新技术与方法研究

电力金具对电力系统起着关键作用，是电力传输和配电网络必不可少的连接件。电力金具主要由导线夹，接头和吊线架组成，它是电力线路与设备间重要的连接部分，担负着承载电流，连接导线及固定电力设施的任务[1]。它们既保证了电力系统平稳运行，又有效地保证了各种恶劣气候下线路安全。电力金具具有可靠性、耐腐蚀性、耐高温性、抗机械强度等特点，对电力系统稳定性，运行寿命等有直接影响。在电力需求越来越大的今天，人们对电力金具质量的要求越来越苛刻，开发高性能电力金具对于确保电力系统的安全高效运行有着十分重要的意义。

二、电力金具性能优化创新技术

（一）新型材料的应用

新型材料的应用，是电力金具性能提高的关键所在。铝合金（图 1）及高强度钢材（图 2）等高强度合金由于具有优良的耐腐蚀性、机械强度及导电性等优点而成为电力金具生产中较为理想的材料。同时碳纤维与玻璃纤维复合材料由于具有高抗拉强度、轻量化等优点而被用于具体的金具上。这些材料在增加金具强度及耐用性的同时，也减轻重量、减轻结构上的负担、促进安装及维修效率。另外，热喷涂锌、铝合金涂层等新型防腐涂层材料有效地提高金具耐候性及抗腐蚀能力，提高使用寿命并减少电力系统维护成本。

图 1 铝合金

图 2 高强度钢材

（二）先进制造工艺的引入

引进前沿的制造工艺，使电力金具性能实现显著改善，高精度制造技术正逐步把传统工艺中的铸造、锻造、焊接等替代，数控加工技术成为重点突破的主攻方向。采用数控技术，金具尺寸与形状的控制精度大幅提升，这让人为误差的产生大幅减少，进而增进了生产效率，也保障了跟其他设备的高效配合[2]。研发阶段采用 3D 打印技术，为复杂外形金具原型的快速制作及实验验证提供了可能，尤其针对难度颇高的，功能特殊的金具设计，体现出其特有的长处，精密铸造工艺不断实现优化，金具整体质量及性能得到了进一步的提升。当这些先进工艺被运用，既提高了生产效率与精度，也为电力金具设计创新带来更多契机，由此推动其整体优化升级。

（三）智能化技术的应用

随着物联网，人工智能和大数据的迅猛发展，电力金具智能化技术应用渐成重要趋势。智能化技术的提出不仅使得电力金具自动化功能更加丰富，而且还提升了金具运行过程中监测和检修的效率。电力金具内部集成了传感器和智能化的监控工具，能够实时追踪金具的工作状况，这包括了温度、压力和应力等关键参数。当出现异常时，传感器将自动发出报警信号至控制中心，达到早期预警的目的。该智能化监控系统能够有效地防止电力金具出现故障并降低故障停机所造成的危害。利用智能化技术，也可对金具进行远程诊断与自适应调节。本实用新型通过搭建物联网平台实现电力公司对电力金具运行状态的远程监测，根据实时数据调节或者维修金具，从而避免传统人工巡检所需要的时间及费用。

三、电力金具性能优化方法

（一）结构优化设计

电力金具结构设计好坏水平，对其性能与使用寿命产生直接影响。若让金具性能达到最佳水平，结构的优化设计堪称极为关键的一环，对金具开展力学性能分析并设计其合理结构，可切实增强金具的强度，稳定性及抵御腐蚀的能力，处在电力金具结构设计的阶段里。依靠有限元分析（FEA）技术对应力和应变进行评估，这能助力精准预判金具在运行环境里的受力情形。为该结构的优化提供理论方面支撑，依靠该次分析，设计者有能力对金具几何形状及材料分布作出调整，保障金具在服役阶段有良好的承载性能，并且杜绝因过度设计而引起的材料浪费现象。优化设计可凭借减少金具重量，减轻施加给电力线路支撑架及装置的负担，轻量化设计即使电力金具运输及安装成本降低，又让金具对高风速及恶劣天气的抗风能力变强。

（二）可靠性设计与分析

电力金具是否展现可靠性，是保障电力系统稳定工作的要义，为实现金具可靠性的改善，在设计阶段需对金具展开细致的可靠性分析与设计。开展可靠性设计的阶段里，利用失效模式和效应分析（FMEA），设计师可识别金具也许会遭遇的故障模式，接着对这些故障开展深度剖析，随之制定相应的防范对策[3]。比如针对某些关键部位，采用更具耐久性的材料，或者增强结构的强度，可有效杜绝常见故障，可靠性设计里，也应顾及电力金具工作环境的差异，要满足不同区域对环境的需求。金具需有很强的耐高温、抗腐蚀及抗老化能力，设计采用模拟测试途径，可对金具在多种极端环境下的运行性能进行评定，保障金具长时间运行后不出现重大失效问题。

（三）绿色环保设计

在环保意识日益强化，于绿色发展理念不断普及当下，绿色环保的电力金具设计成为关键发展方向。绿色环保设计要求金具既能降低资源消耗，又可降低环境污染，尤其要达成金具应用期间的节能降耗成效，绿色环保设计应重视环保材料的选取。以电力金具表面处理做示例，以无污染环保涂层替换传统有害涂料，依旧可维持金具耐腐蚀性，也能削减对环境的污染量。同时采用可回收以及可再利用的物料，降低金具废弃物排放规模，实现可持续发展诉求，绿色设计应兼顾金具的能效及其使用寿命。借助对金具结构的改良以及新型节能材料的采用，降低了金具运行期间的能耗，带动系统整体运行效率的增长。

结语

总之，电力金具性能优化问题是个涉及多个学科和领域的综合问题。应用新型材料，引进先进制造工艺，使用智能化技术等可显著改善电力金具性能。同时将结构优化设计，可靠性设计分析以及绿色环保设计相结合，进一步提高电力金具耐用性及环保性。今后电力金具研发要持续重视新材料、新工艺、新技术等方面的运用，才能适应电力系统需求的变化。另外，在智能电网与可再生能源迅猛发展的今天，电力金具智能化与绿色化也将是一种必然的趋势。

参考文献

[1]常路. 高压线路电力金具性能优化设计与应用[J]. 电动工具, 2024,(05): 28-31.

[2]谢伟, 黄建平, 等. 电力金具用ZL101A 铝合金阳极氧化及性能研究[J]. 合成材料老化与应用, 2023, 52 (04): .