一体式自锁双螺母：守护电网安全，革新螺栓防松技术 CNR223-122

项目背景

本文针对电力生产中的实际痛点，研发了一体式自锁双螺母：守护电网安全，革新螺栓，有效提升了作业效率与安全水平。输电线路螺栓松动是长期困扰电网安全稳定运行的常见问题。螺栓虽小，一旦松动，可能引发连接失效、结构失稳等连锁反应，直接影响线路安全。中国电科院针对这一痛点，系统研究了输电线路螺栓松动的机理，并研发出输变电工程专用的一体式自锁双螺母。

传统螺栓防松手段多依赖预紧力维持，但在强风、舞动等循环荷载作用下，预紧力容易衰减，导致螺栓逐渐松脱。现有防松措施或结构复杂，或安装不便，难以兼顾新建工程与在运线路的差异化需求。项目立意即在于提供一种结构稳定、安装便捷、适用面广的防松解决方案。

存在问题

• 松动隐患普遍。输电线路长期暴露在复杂气象环境中，螺栓连接点数量庞大，松动问题点多面广，排查和治理难度大。
• 预紧力衰减难控。在循环荷载作用下，螺栓预紧力逐渐减小，常规螺母缺乏持续有效的机械防松机制，松脱风险随时间累积。
• 新建与在运需求不一。新建工程需要标准化防松产品，在运线路则要求在不改变原有连接的前提下进行治理，单一产品难以同时适应。
• 安装与验收效率低。传统防松方式安装工序多，拧紧状态不易直观判断，现场施工质量验收和后期运维排查耗时费力。
• 防松性能不稳定。常规双螺母的防松效果离散度较大，残余轴力保持能力有限，难以在强风区、舞动区等严苛工况下长期稳定运行。

创新目标

研发一种具备双重机械自锁功能、厚度系列化、安装便捷且防松性能稳定的专用螺母，实现新建工程标准化替代与在运线路专项治理的统一，降低螺栓松脱风险，减少运维工作量，为电网安全运行提供可靠连接保障。

技术方案

一体式自锁双螺母采用上下螺母一体式设计，内部设置偏心结构。锁紧时，上下螺母之间以及螺母与螺杆之间形成非同心圆结构，产生双重机械自锁效果。这种结构不依赖预紧力维持防松，而是通过机械咬合限制松动，从而有效降低因预紧力减小导致的螺栓松脱风险。

产品分为标准款和薄款两个厚度系列。标准款用于新建、改扩建输变电工程，可直接替代常规螺母，保持原有螺杆规格不变，即可适应连接强度和紧固防松要求。薄款用于在运线路螺栓防松专项治理，无需改变原有螺栓连接，直接在外露螺杆上安装，或拆卸上螺母后安装即可。

上下螺母设计有“箭头”标志，拧紧状态一目了然。现场安装时便于施工人员判断是否到位，质量验收有直观依据；运维阶段也可借助无人机等手段快速排查螺栓松动隐患，提高排查效率。

创新亮点

• 双重自锁：上下螺母自锁与螺母螺杆自锁同时作用，形成双重机械防松，不依赖预紧力维持。
• 偏心结构：锁紧时形成非同心圆结构，有效限制螺栓松脱，提高连接稳定性。
• 厚度系列化：标准款与薄款分别适配新建线路和在运线路，适用范围广，安装工作量小。
• 状态可视：“箭头”标志使拧紧状态直观可辨，方便施工验收和无人机运维排查。
• 性能稳定：与常规双螺母相比，螺栓残余轴力比值提高2.1倍，标准方差降低64.6%，防松性能更稳定。

落地应用效果

该产品已在输变电工程中开展应用。新建、改扩建工程采用标准款替代常规螺母，保持原有螺杆规格不变，满足连接强度和紧固防松要求；在运线路采用薄款进行螺栓防松专项治理，无需改变原有螺栓连接，直接在外露螺杆上或拆卸上螺母后安装，投入较小的安装工作量即可完成隐患治理。

试验检验表明，一体式自锁双螺母的防松性能明显优于常规双螺母，残余轴力保持能力大幅提升，离散度显著降低，说明其在循环荷载下的防松效果更加稳定可靠。

产出物：一体式自锁双螺母标准款、薄款系列产品，以及配套的安装与验收方法。

适用场景：强风区、舞动区、三跨等新建和已建输电线路，并可逐步推广至各电压等级角钢塔、钢管塔等塔型的全塔螺栓。

常见问题

Q：一体式自锁双螺母的防松原理是什么？

A：采用上下螺母一体式偏心结构，锁紧时形成非同心圆，实现上下螺母自锁和螺母与螺杆自锁的双重机械防松，不依赖预紧力维持。

Q：在运线路如何安装该产品？

A：采用薄款自锁双螺母，无需改变原有螺栓连接，直接在外露螺杆上安装，或拆卸上螺母后安装即可，安装工作量较小。

Q：该产品防松性能如何验证？

A：经试验检验，与常规双螺母相比，螺栓残余轴力比值提高2.1倍，标准方差降低64.6%，表明防松性能更加稳定。

数据来源：项目验收报告及现场应用统计，单位信息已脱敏处理。