四分裂導(dǎo)線雙聯(lián)耐張絕緣子串更換工具的研制

言大偉，汪勇軍，楊珂，王成，錢卡娜

（國網(wǎng)浙江省電力公司杭州供電公司，杭州310009）

經(jīng)驗(yàn)交流

四分裂導(dǎo)線雙聯(lián)耐張絕緣子串更換工具的研制

言大偉，汪勇軍，楊珂，王成，錢卡娜

（國網(wǎng)浙江省電力公司杭州供電公司，杭州310009）

分析了更換輸電線路四分裂導(dǎo)線雙聯(lián)耐張串傳統(tǒng)作業(yè)方法的缺點(diǎn)，改良現(xiàn)有工具后仍存在不足。為此，結(jié)合絕緣子串兩側(cè)對(duì)稱受力的設(shè)計(jì)思路，利用先進(jìn)的結(jié)構(gòu)和材料，研制了新的更換工具及相應(yīng)的作業(yè)方法。比較了傳統(tǒng)法、改進(jìn)法和新方法，確定新工具的作業(yè)方法在安全性、靈活性、可靠性方面為最佳，經(jīng)過實(shí)際操作的檢驗(yàn)，證明可有效提高作業(yè)效率。

四分裂導(dǎo)線；雙聯(lián)耐張串；更換工具；作業(yè)方法

由國網(wǎng)杭州供電公司負(fù)責(zé)運(yùn)行和檢修的高壓輸電線路中，有95%以上的耐張絕緣子串使用玻璃瓷瓶，在雷擊過電壓、污穢等外界因素作用下易發(fā)生自爆，導(dǎo)致輸電線路絕緣水平降低，必須及時(shí)更換[1-2]。隨著供電能力要求的提高，輸送容量大、輸電損耗小、振動(dòng)能力弱的四分裂導(dǎo)線開始替代雙分裂導(dǎo)線被部分220 kV輸電線路采用。

近幾年，新建或技術(shù)改造后的220 kV耐張塔已開始使用四分裂導(dǎo)線雙聯(lián)絕緣子串裝置，因其結(jié)構(gòu)特殊以及四分裂導(dǎo)線組合張力大，現(xiàn)有工具對(duì)裝置不適應(yīng)[3]，耐張串更換比較困難，導(dǎo)致更換難度大、停電作業(yè)時(shí)間長，更換工作一直較少進(jìn)行。為此，有必要開發(fā)研制安全、輕巧、可靠的更換工具并制定相應(yīng)的作業(yè)方法，以方便更換四分裂導(dǎo)線雙聯(lián)耐張絕緣子串。

1 傳統(tǒng)作業(yè)方法

1.1 四分裂導(dǎo)線雙聯(lián)耐張絕緣子串結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

四分裂導(dǎo)線雙聯(lián)耐張串由2串約4 t級(jí)懸式絕緣子及連接金具組成，導(dǎo)線可采用4×LGJ-400，最大特點(diǎn)是采用了橫擔(dān)側(cè)水平聯(lián)板和導(dǎo)線側(cè)豎直聯(lián)板，如圖1所示。不在同一平面上的聯(lián)板分別安裝大刀卡具后，由于導(dǎo)線側(cè)無法提供水平受力點(diǎn)，大刀卡具、絲杠和鋼絲繩的緊線裝置難以使用。

圖1 四分裂導(dǎo)線雙聯(lián)耐張絕緣子串

1.2 存在的問題

采用手扳葫蘆結(jié)合緊線器的作業(yè)方法（以下稱傳統(tǒng)法）對(duì)耐張絕緣子串進(jìn)行更換時(shí)，出線操作人員沿平梯至導(dǎo)線端，與在橫擔(dān)上的操作人員配合將4副組裝好的手扳葫蘆、緊線器就位，同時(shí)收緊4副葫蘆，將手扳葫蘆與緊線器間的裝置機(jī)械荷載轉(zhuǎn)移到葫蘆上后進(jìn)行更換。該方法存在以下主要問題：

（1）與大刀卡具固定在聯(lián)板上的情況不同，手扳葫蘆掛鉤穿過橫擔(dān)檢修孔，緊線器夾在導(dǎo)線上，需要把導(dǎo)線收緊200 mm以上，才能使兩者之間的絕緣子及連接金具達(dá)到松弛狀態(tài)。導(dǎo)線收緊超過200 mm，水平張力大大增加[4]，試驗(yàn)線路子導(dǎo)線收緊后張力將增加30%～40%，用于收緊導(dǎo)線的承力工具要考慮收緊后的導(dǎo)線張力進(jìn)行規(guī)格選擇。

（2）4副手扳葫蘆要同時(shí)收緊且盡量均勻，一旦操作不當(dāng)，絕緣子受力不均，會(huì)使橫擔(dān)側(cè)的聯(lián)板產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)，收緊效果差；且收緊距離長的子導(dǎo)線會(huì)產(chǎn)生不平衡，引起間隔棒錯(cuò)位后扭曲變形，因此作業(yè)前需提前拆除檔距內(nèi)的所有間隔棒。

（3）平梯、4副手扳葫蘆和緊線器集中布置在耐張串兩側(cè)，使操作人員作業(yè)空間狹小。收緊距離長且需兼顧4副手扳葫蘆的受力均勻，使操作復(fù)雜度增加，容易導(dǎo)致操作人員疲勞，造成安全意識(shí)松懈。用傳統(tǒng)方法對(duì)多條線路不同桿塔更換絕緣子串的時(shí)間進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，平均約5 h。

不難發(fā)現(xiàn)，由于無法在絕緣子串兩端的聯(lián)板上都提供導(dǎo)線收緊方向的受力點(diǎn)，導(dǎo)致受力點(diǎn)外移，致使收緊距離加大。因此需要設(shè)計(jì)簡便快捷的作業(yè)工具，使受力點(diǎn)重新回到聯(lián)板上，同時(shí)減少工器具的數(shù)量。

2 新的作業(yè)工具

2.1 現(xiàn)有工具改良

利用輸電線路更換耐張絕緣子作業(yè)中使用的翼型卡具，為豎直聯(lián)板提供水平受力點(diǎn)，通過絲杠、鋼絲繩與固定在水平聯(lián)板上的大刀卡具相連構(gòu)成緊線裝置（以下稱改良法），如圖2所示。

改良法的缺陷是卡具單側(cè)受力，在兩側(cè)不平衡的受力系統(tǒng)中容易使瓷瓶串彎曲產(chǎn)生擠壓，同時(shí)卡具螺栓連接處承力較大，強(qiáng)度難以保證，而且翼型卡具自重較大。

2.2 新工具的研制

通過分析比較，決定采用兩側(cè)受力系統(tǒng)研制新工具。

2.2.1 橫擔(dān)側(cè)聯(lián)板的月牙形卡具

橫擔(dān)側(cè)聯(lián)板卡具設(shè)計(jì)如圖3所示，該卡具主體是2個(gè)可拆分的平行布置的片狀結(jié)構(gòu)，呈月牙形，通過螺栓進(jìn)行組合。主體延伸段的兩端各設(shè)置1個(gè)貫穿的螺孔，通過螺栓連接可拆卸接頭。為了承受導(dǎo)線張力并削弱較高的應(yīng)力集中，主體采用對(duì)承受荷載有利的圓弧形結(jié)構(gòu)[5]；端部的距離470 mm與聯(lián)板水平邊長度450 mm相當(dāng)，主要考慮端部連接絲杠后不接觸非更換串絕緣子，同時(shí)提供更換串最大力臂。

圖2 改良法使用狀態(tài)

圖3 橫擔(dān)側(cè)聯(lián)板卡具設(shè)計(jì)

2.2.2 導(dǎo)線側(cè)聯(lián)板的新翼型卡具

借鑒現(xiàn)有導(dǎo)線側(cè)卡具解決豎直聯(lián)板缺乏水平方向著力點(diǎn)的方法，同時(shí)考慮工具的通用性和輕便性，研制可分離式的新翼型卡具，設(shè)計(jì)如圖4所示。該卡具采用卡腿板和卡具主體分離的設(shè)計(jì)（螺栓連接），利用主體卡住聯(lián)板，卡腿配合聯(lián)板檢修孔用螺栓固定住卡具。為了增強(qiáng)卡腿板關(guān)鍵受力部位的強(qiáng)度（如減輕卡腿板與主體連接處的壓力），采用上下兩側(cè)添加加強(qiáng)筋[6]加固和前端弧形設(shè)計(jì)，能較好地避免與聯(lián)板、碗頭掛板等金具碰撞磨損。

分離設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn)是只需要更換卡腿板便可滿足不同型號(hào)聯(lián)板的作業(yè)。常用型號(hào)的聯(lián)板尺寸如表1所示。

圖4 導(dǎo)線側(cè)聯(lián)板卡具設(shè)計(jì)

表1 常用型號(hào)的聯(lián)板設(shè)計(jì)尺寸

聯(lián)板檢修孔距及卡腿更換示意如圖5所示。

圖5 聯(lián)板檢修孔距及卡腿更換

2.2.3 選材及制造

結(jié)合工作經(jīng)驗(yàn)及相關(guān)資料，選材范圍如表2所示。

表2 選材范圍

從表2可以看出，鋁合金7075-T6材料在強(qiáng)度及重量方面表現(xiàn)出了整體的優(yōu)越性，因此選為新工具材料。委托工藝精良的廠家制造后，對(duì)成品施加2倍額定載荷（160 kN），持續(xù)10 min，無損傷，無可視變形，滿足更換絕緣子串機(jī)械強(qiáng)度的要求[7]。新工具成品如圖6所示。

圖6 新工具成品

3 新的作業(yè)方法

新的作業(yè)方法以絕緣子串為中心，對(duì)稱設(shè)計(jì)的卡具配以絲杠與鋼絲繩，實(shí)現(xiàn)了絕緣子串兩側(cè)受力，通過調(diào)節(jié)絲杠縮短聯(lián)板之間的距離，使得絕緣子串處于松弛狀態(tài)，從而達(dá)到更換絕緣子的目的。新方法使用狀態(tài)如圖7所示。

圖7 新方法使用狀態(tài)

由于卡具材質(zhì)輕便且本身采用鏤空設(shè)計(jì)，整套裝置可以在地面組裝后用絕緣繩傳遞至塔上，安裝時(shí)將月牙形卡具固定在橫擔(dān)側(cè)二聯(lián)板上，新翼型卡具固定導(dǎo)線側(cè)二聯(lián)板上，二者之間通過絲杠與鋼絲繩相連。操作時(shí)手搖絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)扳手收緊兩側(cè)卡具至受力均勻，待耐張絕緣子串松動(dòng)后，拔掉兩端W銷、待更換絕緣子串脫落至下方安裝好的絕緣子托瓶架上，再進(jìn)行新串的更換工作。

4 作業(yè)方法比較

4.1 安全性

傳統(tǒng)法在狹小作業(yè)空間中布置復(fù)雜繁重的工器具，操作安全性較低。此外，該方法收緊距離超過200 mm，才能將手扳葫蘆與緊線器間的絕緣子及連接金具承擔(dān)的機(jī)械荷載轉(zhuǎn)移到葫蘆鏈條上，整套裝置承擔(dān)水平張力大，需要選擇高規(guī)格的承力工具。

改良法與新作業(yè)方法都在聯(lián)板上找到了水平受力點(diǎn)，收緊距離大大減少。但改良法的卡具單側(cè)受力，瓷瓶串會(huì)向受力側(cè)彎曲產(chǎn)生擠壓，而且卡具螺栓連接處受力較大，強(qiáng)度難以保證，因此難以滿足安全性能的要求。

新作業(yè)方法是將絕緣子串兩側(cè)收緊，收緊距離較短，僅約20 mm，只需要使絕緣子串松弛即可更換。由于對(duì)稱均勻受力且收緊距離小，操作省力，工器具安全裕度大。而且工器具數(shù)量減少，重量也大大降低，出線操作人員可以坐在另一串絕緣子上進(jìn)行操作，安全性能好。

4.2 靈活性

傳統(tǒng)法的作業(yè)過程操作復(fù)雜，需要操作4副手扳葫蘆并隨時(shí)檢查受力情況，收緊距離大，靈活性低。

改良法的工器具簡單，只需要用絲杠和鋼絲繩連接固定在兩側(cè)聯(lián)板上的卡具，收緊距離小，靈活性提高，但單側(cè)受力、卡具易發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)一體化設(shè)計(jì)的聯(lián)板卡具存在自重較大且通用性差的缺點(diǎn)，只適用于特定聯(lián)板的作業(yè)。

新作業(yè)方法工器具布置簡單，與改良法相比兩側(cè)受力較為均勻，而且分離式設(shè)計(jì)的新翼型卡能針對(duì)不同型號(hào)的聯(lián)板配置相應(yīng)的卡腿，靈活性大大加強(qiáng)。

4.3 時(shí)效性

傳統(tǒng)法操作不當(dāng)可能會(huì)對(duì)聯(lián)板、間隔棒甚至導(dǎo)線造成損傷，而且作業(yè)時(shí)間太長，約需5 h。改良法作業(yè)時(shí)間縮短約一半，但不對(duì)稱受力對(duì)絕緣子、卡具等造成安全隱患。新作業(yè)方法對(duì)絕緣子、金具、導(dǎo)線不會(huì)造成損傷，且作業(yè)時(shí)間明顯縮短，僅需1 h 40 min，時(shí)效性良好。

4.4 應(yīng)用效果

工具問題是造成更換四分裂導(dǎo)線雙聯(lián)耐張絕緣子串安全可靠性低的主要因素，即往往通過閉形卡具更換其中的劣化絕緣子，避免整串更換。使用新工具之后，由于在作業(yè)安全性、靈活性、時(shí)效性[8]方面顯著提升，工具因素導(dǎo)致的更換問題已得到解決，達(dá)到了預(yù)期效果。

5 結(jié)論

采用新工具和新作業(yè)方法更換四分裂導(dǎo)線絕緣子串，具有以下優(yōu)點(diǎn)：

（1）對(duì)220 kV四分裂導(dǎo)線雙聯(lián)耐張串進(jìn)行整體更換，通過卡具、絲杠、鋼絲繩的對(duì)稱組合裝置使絕緣子串兩側(cè)均勻受力，導(dǎo)線牽引距離?。▋H為20 mm），施工簡便，安全可靠。

（2）鋁合金卡具采用分離式設(shè)計(jì)，拆裝方便，并且更換部件即可適應(yīng)不同型號(hào)聯(lián)板，通用性強(qiáng)；能夠更換卡具中間的任意絕緣子和金具（除與卡具相連的金具）；在滿足《電力安全工作規(guī)程》要求的組合間隙條件下，可以帶電更換四分裂導(dǎo)線雙聯(lián)耐張桿絕緣子串。

（3）使用整套工具并制定作業(yè)指導(dǎo)書，滿足國家標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的各項(xiàng)安全要求，有效縮短了更換絕緣子串的時(shí)間，提高了工作效率和線路的可靠性，經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益顯著。

[1]DL/T 741-2001架空送電線路運(yùn)行規(guī)程[S].北京∶中國電力出版社，2001.

[2]國家電網(wǎng)公司.架空送電線路管理規(guī)范[S].北京：中國電力出版社，2006.

[3]付軍.更換500 kV線路雙聯(lián)耐張絕緣子串工具研制[J].湖北電力，2007，31（6）∶16-17.

[4]孫鑫茂，劉新平，謝小松.帶電更換500 kV線路四聯(lián)耐張串絕緣子[J].上海電力，2007（2）∶207-208.

[5]張四國，齊延平，何玉寶.單跨復(fù)合圬工圓弧拱受力特性分析研究[J].城市道橋與防洪，2013（6）∶238-243.

[6]劉曉波.機(jī)車車體結(jié)構(gòu)中加強(qiáng)筋的合理設(shè)計(jì)[J].機(jī)車電傳動(dòng)，2008（1）∶42-44.

[7]國家電網(wǎng)公司.電力工器具通用技術(shù)條件[S].北京∶中國電力出版社，2002.

[8]趙志修.改進(jìn)的翼型卡具在配電網(wǎng)帶電作業(yè)中的應(yīng)用[J].浙江電力，2013，32（11）∶63-65.

（本文編輯：徐晗）

Development of Tool for Replacing Strain Twin Suspension Strings on Four-bundle Conductors

YAN Dawei，WANG Yong jun，YANG Ke，WANG Cheng，QIAN Kana
（State Grid Hangzhou Power Supply Company，Hangzhou 310009，China）

This paper analyzes disadvantages of traditional method for replacing strain twin suspension strings on four-bundle conductors.There are still disadvantages after the existing tools improvement.On this basis, combining with design idea that insulator strings wear bilateral symmetric force，new replacement tool and corresponding working method are developed using advanced structure and material.This paper compares the traditional method，improved method and the new method and then determines that the working method of the new tool is of superior safety，flexibility and reliability.The practical work demonstrates that the new method can effectively improve work efficiency.

four-bundle conductor；strain twin suspension strings；replacement tools；working method

TM752+.2

：B

：1007-1881（2014）06-0063-04

2014-04-22

言大偉（1987-），男，浙江杭州人，輸電線路高級(jí)工，從事輸電線路運(yùn)行檢修維護(hù)工作。