1、简述新型金具的应用对电网建设的意义摘要：在我国电力系统中，对 220kV 及以下输电线路采用的普通铸铁、铸钢金具的高耗能问题，进行了一系列的分析与研究，并且研究出新型节能金具的节能原理。并且，通过对普通金具与节能金具电能损耗的对比分析，我们还需要对节能金具的节电量、节能效益进行了总体投资和经济效益评估。 关键词：新型节能金具；电网建设；应用 中图分类号：U665 文献标识码： A 文章编号： 引 言 我国根据新型节能电力金具在架空线路上的使用情况，对其节能量进行了测量和验证。而且现如今，我国一部分的 500kV 输电线路采用了节能金具，而 35220kV 输电线路绝大部分采用的是耗能较高的铸铁
2、、铸钢金具（耐张线夹、悬垂线夹及防振锤线夹等） 。不过，虽然采用铸铁、铸钢线路金具一次性投资较小，但是线路中的配套金具能耗较高，这必然会造成一定的经济损失。所以，我们应当根据节能金具的具体节能原理，测量出普通金具和节能金具的电能损耗数据，这样才能为节能金具的推广应用做出巨大技术支持。 一、新型电力节能金具的技术特点 经过研究表明，当用铸铁或铸钢制造的铁磁金具本体部件不形成磁回路时，将使本体部件内磁场强度 H 的值极大减小（这时的 H 主要由漏磁通产生） ，从而使该部件内产生的涡流损耗极大降低。这时，尽管该部件内仍然存在磁滞损耗，但由于涡流损耗被极大降低后已使该部件的总能耗得到了较大程度的降低。
3、根据这项研究成果，考虑到在金具制造过程中，金具本体部件所用材料要占金具全部材料绝大部分的生产成本的实际，从有利于节约资源和提高产品的性能价格比出发，则在研究和设计新型节能金具时，仍采用铁磁材料制造不形成磁回路的金具本体部件，而仅把新型铸钢奥氏体合金材料用于制造金具的压条、U 型螺丝和挂板等部件，因为这些部件不能通过不形成磁回路的方式来达到降低涡流损耗的目的，是当前铁磁金具中耗能最大的一部分部件。这种新型节能金具的部件组合模式，还对已经投运的电力线路进行节能改造十分有利。当线路停电施工时，就可在保留原有铁磁金具本体部件不变的条件下，只更换金具的压条、U 型螺丝和挂板等部件，所需的施工量较少，施工
4、时间较短，工程费用较低，因而更易于在线路的节能改造计划中安排与实施。当然，对于那些对金具节能要求特别高的线路，将采用新型铸钢奥氏体合金材料制造包括本体部件在内的金具的全部部件。新型节能金具所达到的节能效果，比之于铝合金金具的耗能会略高一些，但产品的价格却低得很多，且不大量使用铝等贵重金属，这无论从产品的性能价格比来说，还是从节约国家资源和降低贵重金属的大量消耗来说，都是符合国家发展政策的。 二、金具节能量的测量和验证方法 我国对新型金具的相关数据通过电流互感器取得电流量，由电量变送器、数据采集系统进行实时测量和数据转换。而且这些数据会在变电站的仪表盘上显示出来，并由人工进行读取。而所有的测量数
5、据均能保证其准确性和可靠性。并且，金具的损耗与电流成比例，通过对电网线路运行电流的统计，计算各种电流情况下的年运行小时数及金具的年耗电量,并分析节能金具的经济指标，具体如下表所示。 三、新型节能金具的节能原理分析 悬垂线夹和防振锤线夹等金具将导线包裹在中间，当电流通过导线时，金具上任何一点产生的磁感应强度可以用一下公式计算： 式中：0 为真空磁导率，0=410-7H/m；r 为相对磁导率；I 为导线载流量；R 为金具上某点到距导线中心的半径长度。目前常用铸铁的相对真空磁导率为 200 至 400H/m，常用铸钢的相对真空磁导率为3001000H/m，空气、铝、铜的相对真空磁导率 r1。 通过式
6、（1）可以得出，在输电导线电流相同的情况下，金具的相对真空磁导率影响了金具的磁感应强度。由于铸铁、铸钢金具的相对磁导率是铝合金金具的 200 至 1000 倍，所以相应的铸铁、铸钢金具的磁感应强度就会是铝合金金具的 200 至 1000 倍。将节能金具看成是金属块，在垂直磁力线的平面上形成无数个金属环，在交流交变磁场的作用下，由楞次定律和法拉第电磁感应定律得出金具上产生的感应电动势 为： 式中：K 为常数；d 表示金具零件内的磁通变化量；dt 表示时间变化量；H 表示交流交变磁场强度；dS 表示金具中金属环的微面积。 通过式（2）可看出，在金具内产生的感应电动势与交流交变磁场强度、金具中金属环
7、的微面积成正比。当金具结构相同时，金具上产生的感应电动势由金具材料的相对磁导率 r 决定。由式（2）我们可以看出铸铁、铸钢金具内产生的感应电动式是铝合金金具的 200 至 1000 倍，因而在铸铁、铸钢金具中由感应电动式形成的涡流是铝合金金具的很多倍。分子振动所需的能量也是由输电导线电流所提供的，从而进一步加剧电能的损耗。由以上分析可知，铸钢金具产生的磁滞、涡流电能损耗比铸铁金具更大。同样由式（1）可看出，由于离导线较远的金具（联板、U型环，铁构架等）的 R 值较大，因此在金具中产生的磁感应强度就会比较小，形成的电能损耗很小，可以忽略不计。 四、新型金具电气性能测试 按照国标 GB2137-8
8、5（电力金具验收规则、试验方法、标志与包装）和 GB2314-85（电力金具通用技术条例）的有关要求，对两种新型配电线路金具进行了全面测试。其主要测试项目有:外观及铜铝结合面的剖面检查；接触电阻测试（温升试验前后） ；额定电流下的温升试验。试验所使用的仪器有:YL200 型升流器;PCIL8/2 型回路电阻测试仪（微欧计)；铜康铜热电偶;DZ-38 型直流数字电压表（毫伏表） 。 测试结果表明，被试品表面光洁、平整、焊合接合紧密、焊合良好，外观尺寸符合标准要求；被试品的接触电阻小于同等长度导线（铝线）的电阻；温升试验前及温升试验后降温至环境温度，所测电阻无变化；被试品的温升均低于距被试品 1m
9、 以远处导线的温升。 爆焊铜铝过渡板及嵌焊铜环式铜铝设备线夹具有以下优点。 （1）性能优越。铜铝双金属件焊合良好，铜铝连结安全可靠；铜铝结合面大，其接触电阻和温升都低于现有的同类产品，是节电新型器件。（2）节约铜材。爆焊铜铝过渡板用铜量为传统设备的 20%，嵌焊铜环式铜铝设备线夹用铜量为现有线夹的 50%。 （3）制造工艺独特、简便、成本低。爆焊铜铝过渡板采用爆炸焊接方法，嵌焊铜环式铜铝设备线夹采用镶嵌和焊接相结合的方法，其生产成本约为现有产品采用闪光焊的 60%。 结束语 我国的电力行业必须要积极开展节能工作，从结构节能、技术节能和管理节能这 3 个方面全面进行节能工作。因此，如果从技术节能方面开展工作就要使用无磁性电力专用钢材来制造金具，尽快在运行线路改造上推广运用。并且该节能金具在新、老线路上的运用，无论从金具价格和节能效果来看，其社会效益和经济效益都十分显著。 参考文献 1 徐乃管.论节能金具的开发与应用J.输配电设备网.2010. 2 董吉谔.电力金具手册M.北京:中国电力出版社.2010.
