（国网内蒙古东部电力有限公司额尔古纳市供电分公司 内蒙古呼伦贝尔市 022250）
摘要：输电线路中的挂线板是连接输电塔和导线、地线的重要构件，各种工况下导、地线的荷载通过金具传给挂线板，挂线板再传递给输电塔主体结构。因此，挂线板的可靠性对整个线路的安全运行起到关键作用。挂线板的几何尺寸与连接金具的型式和尺寸有很大关系，同时应能满足加工、安装等要求。
关键词：架空输电线路；挂线板；设计方法
引言
挂线板在铁路上起着连接铁塔本体与导线绝缘子的作用，承受着导线在各个工况下的荷载。只有明确挂线板的各种破坏形式，对它进行认真、细致的设计，才能保证挂线板损坏后于铁塔的整体破坏，真正做到安全、经济、适用。
1设计手册计算内容和方法
设计手册中挂线板有三种破坏模式，分别为净截面受拉破坏、顺受力方向撕裂破坏和孔壁挤压破坏。根据破坏型式分别进行净截面强度、撕裂强度和孔壁承压三种情况的计算。拉板计算简图见图1。
.png)
图1 拉板计算简图
1.1挂线板计算方式
1)水平截面A-A的强度计算
.png)
式(1)～(3)中：T为拉板所受的拉力(N)；b为拉板宽度(cm)；d为螺栓直径(cm)；ac为应力集中系数；d0为螺栓孔径(cm)；δ为拉板厚度(cm)；h0为螺栓中心到拉板边缘的距离(端距，cm)。
1.2计算结果分析
假设条件：挂线板厚度：22mm；挂线板材质：Q345；挂线板抗拉强度：295N/mm2；挂线板抗剪强度：170N/mm2；螺栓为粗制C级螺栓：直径30mm、螺栓孔径32mm。考虑挂线孔顺受力方向和垂直受力方向孔中心到挂线板边缘的距离e(端距大小)计算承载力的变化。
2某设备运行现状
某设备在大风作用下,线路部件极易发生损坏,每次风季结束后就发生电杆倾斜、叉梁变形以及杆塔螺栓松动等大量缺陷。与此同时,在频繁的大风作用下,线路部件受力部位常常发生磨损,未到其使用周期就不断发生损坏,成为影响线路安全运行的重大隐患,同时频频更换线路部件又大大增加了线路维护成本。这当中,尤其以架空地线电杆挂线板和悬垂金具磨损最为严重。某次大风过后发现该设备架空地线挂线板、悬垂金具螺杆和扭转U型环磨损以加速度形势发展。目前,耐磨金具螺杆最严重处已磨损近一半,地线支架挂线板眼孔磨损为椭圆长孔,最严重已达8mm左右,眼孔边距已不足10mm(原为17mm)。耐磨金具螺杆和挂线板眼孔的磨损已严重威胁该线的安全运行。
3挂线板断裂原因分析
3.1材质不符合要求
事故发生后,把拉断的挂线板送到国电电力建设研究所进行金属材料室温拉伸、金属材料弯曲、金属夏比缺口冲击试验以及金属显微组织检验。根据DL/T5154-2002《架空送电线路杆塔结构设计技术规定》中第6.1.1条“冬季计算温度等于或低于-20℃,对Q235钢尚应具有-20℃冲击韧性的合格保证;对Q345、Q390钢尚应具有-40℃冲击韧性的合格保证”。经过测试,金属材料室温拉伸、金属材料弯曲试验以及金属显微组织检验这几项符合有关标准要求。根据GB700-1988《碳素结构钢》第5.4.2.1条,“夏比(V型缺口)冲击力按一组三个试样单值的算术平均值计算,允许其中一个试样单值低于规定值,但不得低于规定值的70%”。导线挂线板的金属夏比缺口冲击试验在-20℃情况下,一项试样单值不符合要求,说明该挂线板(Q235钢)材质不符合DL/T5154-2002《架空送电线路杆塔结构设计技术规定》中第6.1.1条规定。所以当气温达到-30℃时,钢材遇冷变脆,发生断裂在所难免,这是造成挂线板被拉断的原因之一。
3.2挂线板曲率未达到设计值
由断裂挂线板实样测量得知:挂线板的曲率未达到原设计值,设计折弯角度为35°,实际加工角度仅为6°。由于折弯度小,造成了该处应力相对集中,从而加剧了挂线板损坏的速度。
4解决办法与建议
4.1挂线板方案
(1)更换地线支架。由于挂线板与地线支架焊接为一整体,更换挂线板就要整体更换地线支架。此种方案虽然可以根本解决挂线板磨损,但它费用较大,每基电杆约需资金1200元(含材料),同时需停电更换,如更换100基需6一8天时间,不仅影响电网运行方式而且损失电量较大。(2)安装补强挂线板。鉴于以上原因,设计补强挂线板。此种方案不需要更换地线支架,每基只需资金500元(含材料),同时可以采取带电作业。经拉力破坏试验,拉力达到7t时,直角挂板螺栓首先断裂,而挂线板没有发生破坏变形。
4.2设计型式
设计采用的悬垂金具扭转U型环开口距离较大(43mm),而挂线板较薄(厚6mm),在风力作用下扭转U型环螺杆不能自持平衡,原面接触成为线接触,由于承压面减小,使螺杆与挂线板的磨损加剧。由此看出,一方面,当螺杆磨损出槽痕之后,就与挂线板互相嵌固产生更为严重的磨损,将造成螺杆截面积减小直至断裂。另一方面,螺杆磨损引起挂线板的磨损,使挂线眼孔向下发展成为椭圆形孔,造成眼孔承载截面积减小。上述情况都将造成架空地线脱落的严重后果,因此必须对其挂线板和悬垂金具进行处理,避免发生恶性事故。
4.3参数调整
当截面的抗拉设计强度活或截面的抗剪设计强度不满足是，应适当增加挂线板宽度，或者增加挂线孔中心至挂线板下边缘的距离。当孔壁承压强度不满足时，则只能增加板厚。当以上参数增加较为困难时，可采用高强度钢板。
4.4地线挂点构造调整
由于地线挂孔位置相对于节点中心存在偏心，地线挂孔处的地线传来的垂直荷载和纵向张力会产生较大的偏心弯矩。偏心弯矩将由挂点处相应的构件来承担。根据角钢的特性可知，角钢本身的抗弯、抗扭能力均较弱，而在地线挂点处，由于端部螺栓和螺孔之间又可滑移，导致角钢的抗弯，抗扭刚度进一步降低。在附加偏心弯矩作用下，与挂线板一起转动的杆件将承担比理论计算还要大的附加弯矩而率先出现破坏、节点随之发生位移，整个受力体系失去平衡，引起其他杆件破坏，地线支架受损。所以，最有效的解决办法是从构件上消除或尽可能减小附加弯矩。
4.5其他建议
(1)加强线路设备的招标管理,严禁没有资质的厂家参与线路材料的招投标。(2)重要线路杆塔加工时,必须派驻有经验的技术人员进行现场监造,确保杆塔的加工质量符合设计要求。(3)严把施工、验收关。在施工过程中,施工单位一定要核实铁塔主要部件是否与设计相符。运行单位在验收过程中一定要对线路设备的关键部件进行严格检查,不合格的设备不准投运。(4)对铁塔材质进行抽样试验,确保其符合DL/T5154-
2002《架空送电线路杆塔结构设计技术规定》中第6.1.1条要求。
结语
综上所述，挂线板的设计不但要考虑强度问题，还应考虑其余绝缘子串的连接。在实际工程设计中，应保证挂线板在个中荷载工况下均安全、可靠、无明显变形和破坏。
参考文献
[1]吴亮，宁昭华．输电线路挂线板设计探讨[J]．技术交流与应用，2007．35(6)：45-47．
[2]张殿生．电力工程高压送电线路设计手册[M]．北京：中国电力出版社，2003：388-389．
[3]中华人民共和国住房和城乡建设部，中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局．钢结构设计标准：GB50017－2017[S]．北京：中国建筑工业出版社，2018．
[4]李靖宇，刘晓坡．输电塔挂线板设计分析[J]．山东电力技术，2014，41(202)：59-62.