500kV过载保护金具安全销失效分析及设计

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500kV过载保护金具安全销失效分析及设计作者：杨志广杨志斌陈强

来源：《科技视界》2014年第27期

【摘要】近些年来由自然灾害、覆冰、风振等引起的倒塔、断线事故逐年增多，而输电

塔在线路总投资中约占40%左右，并且输电塔的构造复杂，以致于在输电线路的抢修过程中，倒塔重建的花费和困难最多。本文基于过载保护金具的思想，利用安全销、碗头挂板和联板整体有限元模型，对安全销的应力分布情况进行分析，得出了弯矩对安全销的破坏起主要作用的结论；最后对安全销的尺寸设计进行了分析及建议。本文的研究完善了输电线路防灾减灾金具的设计，对输电线路过载保护金具的研发具有一定的参考价值。

【关键词】过载保护金具；安全销；应力；设计

0 引言

过载保护金具的研发的主要目的是设计开发一种新型带有过载分离开关的输电线路金具，同时不改变原有金具的基本形状和尺寸。通过舍弃某些小投入的金具来保持输电塔的完好无损，利于线路的快速恢复，从而间接取得了巨大的社会效益和经济效益。防灾减灾安全销的设计思想，就是要当过载造成的导地线上的荷载达到输电塔的极限荷载前使塔线分离，防止倒塔，以便迅速进行灾后重建，达到防灾减灾的目的。

1 相关研究现状

2003年以来，东北电力大学建筑工程学院陈景彦等人在现有的输电线路金具及覆冰研究

理论的基础上，开展了输电线路主动防灾减灾关键技术研究以及输电线路抗冰过载保护金具的研发的项目。2009年，薛庆莲等人进行了输电线路抗冰雪灾害过载保护金具的开发这一项目

的前期工作。2010年，张建禄在上述工作基础上，确定了塔线分离荷载，进行了塔线分离金

具的设计。并采用增量加载非线性有限元法计算安全销的极限承载力，与设计的塔线分离控制荷载相吻合。设计的安全销经静力加载试验分析满足正常的使用和强度的要求，并基于疲劳寿命预测的相关理论，经ANSYS中的疲劳模块对安全销的疲劳寿命进行了预测，表明安全销的疲劳寿命达到正常使用的要求。

2 安全销失效分析有限元理论

失效是指零件或部件不能履行设计赋予它的功能的状态。一般意义的失效分析，是可靠性设计的重要一环，通过观察、检测、试验等手段对零部件失效的原因进行分析，以便于对零部件进行完善，重新改进制造以再次投入使用。

在本文中，安全销作为防倒塔的过载保护金具，既要发挥其作为输电线路的主要金具的连接作用，又要保证在荷载达到塔线分离荷载前断裂失效。安全销在剪力、弯矩的共同作用下，