500kV输电线路地线悬垂线夹断裂原因分析及改进措施

随着近几年社会经济的稳定发展，电力需求不断增长， 输电线路作为电力输送的重要通道，加强其安全性和稳定性尤为重要。地线悬垂线夹是 500kv 输电线路的重要部分，主要负责悬挂和固定地线。但是在实际运行过程中，不少地方的 500kv 输电线路出现地线悬垂线夹断裂的情况，这给整个输电线路运行的安全性产生极大的影响，若地线悬垂线夹出现断裂，容易使得地线脱落，进而导致线路跳闸以及设备损坏等事故，最终造成巨大的经济损失和社会影响。对此，相关单位应深入分析目前 输电线路地线悬垂线夹断裂的具体原因，并提出具有针对性的措施，这样可有效保障输电线路运行的稳定性和可靠性。

一、500kV 输电线路地线悬垂线夹概述

（一）地线悬垂线夹的结构组成

通过了解可知，500Kv 输电线路常用的地线悬垂线夹由多个部分组成，即船体、压板、u 型螺栓、挂板等 [1]。船体是承载地线的重要部分，其形状和尺寸设计需要结合地线的直径和张力等因素进行；压板需通过 u 型螺栓和船体进行连接，主要是将地线牢固地固定于船体上；挂板通常用于将地线悬垂线夹悬挂在杆塔的横担上，以此达到地线垂直悬挂的目的。图1 展示了 500kV 输电线路地线悬垂线夹的结构示意图。

线夹主体和压板为可锻铸铁件，闭口销为不锈钢件，其余为钢制件，可锻铸铁件和钢制件热镀锌。

（二） 地线悬垂线夹的工作原理

结合具体运行情况，地线悬垂线夹需要承受来自垂直荷载、水平荷载以及因风力、覆冰等因素引起的不平衡张力。地线的垂直荷载主要由船体承担，并通过挂板传递到杆塔上；水平荷载和不平衡张力需借助压板和 u 型螺栓的紧固作用，促使地线与船体之间产生一定的摩擦力进行抵抗。地线在受到外力作用时，地线悬垂线夹则要保障地线位置的稳定性，进而避免地线出现位移或脱落情况 [2]。

二、地线悬垂线夹断裂原因分析

针对当前 地线悬垂线夹出现断裂的原因，主要有以下几个方面。

（一）机械载荷过大

在 500kv 输电线路中，地线悬垂线夹作为必不可少的部件，在使用过程中需要持续且稳定地承受多种荷载的作用，具体包括地线的自重、风力、覆冰等。地线自身的重力是长期存在且比较稳定的基础荷载。通常来说，500kv 输电线路使用的地线具有一定的规格和重量，比如常见的钢绞线地线，其单位长度的重量会根据实际型号和结构而明确 [3]。这些地线主要是通过悬垂线夹被悬挂在杆塔上，而悬垂线夹则需要长期承受地线的自重，从而保障地线处于正常的悬挂状态。在遇到恶劣天气条件时或输电线路发生短路故障，地线悬垂线夹承受的荷载则会不断增加。例如，在强风天气中，某 500kv 输电线路所处地区的风速已达到 以上，受强风的影响，地线明显产生剧烈的摆动。因这一线路使用的地线悬垂线夹在设计和制造中未能充分考虑到极端天气的影响，致使机械强度存在一定的不足。在持续受强风的影响下，地线悬垂线夹的船体与挂板的连接处承受极大的压力，且已经超过原本承受的极限最终导致该连接处发生断裂，使得地线部分出现脱落，这对整个输电线路的正常运行产生严重影响。该事故发生造成电力供应中断的同时，还带来不小的经济损失和安全隐患。

（二）材料性能缺陷

众所周知，悬垂线夹的材料性能会对其使用寿命和可靠性产生极大的影响。若悬垂线夹的材料质量未达到合格标准，存在杂质含量过高、合金元素比例不当等多个问题，则会使得其机械性能下降，且抗腐蚀能力明显减弱。例如，部分悬垂线夹因材料中存在较高的杂质含量，使得其在运行期间容易出现腐蚀情况，进而降低悬垂线夹的强度，最终出现断裂情况 [4]。

（三）结构设计不合理

悬垂线夹在结构设计方面必须要达到一定的机械强度和电气性能要求。若结构设计不够合理，则可能会造成悬垂线夹在运行期间应力集中等问题，进而逐渐降低其使用寿命。比如，一些悬垂线夹的 u 型螺栓孔因设计不合理，致使相关人员在拧紧 u 型螺栓时，螺栓孔周围产生过大的应力集中，这极容易引发裂纹和断裂情况。

（四）制造工艺问题

结合实际，悬垂线夹的制造工艺对其质量同样会产生重要影响。若制造工艺不当，具体表现为焊接质量不合格、表面处理不规范等，会造成悬垂线夹存在缺陷，这极大地影响其使用性能和寿命。比如，有些悬垂线夹的焊接部位存在气孔、夹渣等缺陷，这些缺陷的存在会在运行过程中不断扩展，最终导致悬垂线夹断裂。

三、改进措施

（一） 优化结构设计

为有效避免悬垂线夹结构设计不合理问题，在特定的悬垂线夹结构中，相关人员可将螺栓孔设计在受力比较小的区域，或采用特殊的孔型设计，即椭圆形孔，从而解决应力集中的问题。

在对船体和挂板的连接结构进行优化时，如大风、覆冰、短路电流冲击等，通过合理调整连接结构的参数，不断提高悬垂线夹的整体强度和稳定性。

在具体设计过程中，相关人员还可通过模拟不同环境条件对悬垂线夹材料性能的影响，为材料选择和结构设计提供重要依据[5]。

（二）选用高性能材料

选择高性能的材料，能够有效提高铝合金的强度和硬度；对铝合金表面进行阳极氧化处理，能够增强其整体抗腐蚀能力[6]。

在材料选择过程中，还要注意对材料质量的严格把控。为此，相关单位应建立完善的材料质量检测体系，对材料成分和性能进行全面监测。在材料采购这一环节中，需要供应商提供具体的材料质量证明，主要包括化学成分分析报告、机械性能检测报告等。相关人员需对每一批次的材料进行抽样检测，以此保障材料成分与设计要求相符，各项机械性能指标达到标准。

另外，还要对悬垂线的表面进行特殊处理，即镀锌、镀镍等，这样做能够进一步提高其抗腐蚀能力。镀锌处理能够在悬垂线夹表面形成一层致密的锌层，以此达到隔离空气和水分的效果，避免金属基体侵蚀。而镀镍处理能够有效提高悬垂线夹表面的硬度和耐磨性，同时还极大增强了其抗腐蚀性能。在进行表面处理时，相关人员需要对工艺参数进行严格控制，保障镀层的厚度均匀。

（三） 改进制造工艺

在改进制造工艺方面，相关人员可采用拉伸试验、弯曲试验等多种方法，对悬垂线夹的抗拉强度、屈服强度以及弯曲性能等指标进行检测；在电气性能检测环节中，需对悬垂线夹的导电性能、绝缘性能等进行检测；而在抗腐蚀性能检测环节中，可使用盐雾试验、湿热试验等方法，对悬垂线夹的抗腐蚀能力进行全面评估。

（四）加强运行维护

在运行维护方面，需要相关单位根据具体情况和需求建立完善的运行维护制度，以此保障的地线悬垂线夹运行的稳定性和可靠性。在这个环节中，应定期做好检查和维护工作，并制定具体的检查计划和维护标准。比如，采用力矩扳手对悬垂线夹的螺栓有无松动进行检查，以此保障螺栓在紧固力方面满足实际要求；利用放大镜或探伤仪设备对悬垂线表面油污出现裂纹、腐蚀等缺陷进行检查，便于操作人员及时发现。

针对发现的问题，操作人员要严格按照要求进行处理。比如，螺栓松动时要进行紧固，同时还要对螺栓做好防松处理。在这方面，操作人员可选择涂防松胶、防松垫圈等多种方法进行处理，这样可避免螺栓在使用中再次出现松动。若悬垂线夹表面出现一定的腐蚀，这时应采用涂漆、打磨等方式进行解决；若腐蚀情况比较严重，操作人员则要进行设备更换。

另外，相关单位还应注重对输电线路运行环境的监测，根据实际情况建立完善的环境监测系统。通过安装相应设备，即气象传感器、湿度传感器、腐蚀传感器以及腐蚀监测仪等设备，对输电线路周围的各个环境参数进行实时监测，具体包括气象条件、腐蚀介质浓度等。若有监测到恶劣天气或环境腐蚀明显加剧时，需相关人员及时采取措施。如，在大风天气到来之前，操作人员应对悬垂线夹做好全面的加固检查，保证其连接的稳定性和牢固性；对湿度比较大的地区，则要适当增加检查频率，便于更好地发现和解决腐蚀问题。

结语：

综上所述，对 500kv 输电线路悬垂线夹出现断裂的情况，对线路运行的稳定性产生极大的影响，因而需要有关单位予以高度重视，深入分析输电线路悬垂线夹出现断裂的原因，之后在此基础上采取合理的措施，如优化结构设计、选用高性能材料、改进制造工艺以及加强运行维护等，不断提高悬垂线夹的稳定性，进而降低断裂情况的出现，为行业可持续发展创造良好的环境和条件。

参考文献：

[1] 周宇通 ， 张杰 ， 赵洲峰 ， 等 . 500kV 输电线路地线悬垂线夹的断裂原因 [J]. 腐蚀与防护 ，2023，44（1）：93-96，101.

[2] 张国理 . 500kV 输电线路地线悬垂线夹断裂原因分析 [J]. 电力设备管理 ，2023（21）：280-282.

[3] 张山河 ， 胡龙江 ， 罗刚 ， 等 . 500 kV 输电线路地线悬垂线夹的断裂原因 [J]. 电工技术 ，2023（z1）：134-136，142.

[4] 鲍明正， 祝永坤， 吴昊， 等. 输电线路架空地线悬垂线夹承重轴磨损原因分析及对策[J]. 内蒙古电力技术 ，2022，40（6）：46-50.

[5] 张小力， 周文武， 赵丹， 等. 中冰区输电线路悬垂塔地线不平衡张力取值研究 [J]. 电网与清洁能源 ，2023，39（1）：37-42，51.