一種500 kV 四分裂導(dǎo)線間隔棒安裝輔助工具的研制

陳 薇，盧自英，亢靖誠

（國網(wǎng)山西省電力公司超高壓輸電分公司，山西 太原，030001）

0 引言

500 kV 輸電線路普遍分布于野外，受自然環(huán)境影響較大。不均勻覆冰脫冰[1]極易導(dǎo)致間隔棒斷裂；長期風(fēng)力作用直接導(dǎo)致間隔棒的磨損失效[2]。線路運(yùn)行時(shí)間長、分裂導(dǎo)線不平行、地形和導(dǎo)線高度均可導(dǎo)致間隔棒發(fā)生損壞[3]。《架空送電線路運(yùn)行規(guī)程》中規(guī)定：間隔棒檢查周期為每2 年一次。間隔棒檢修任務(wù)量相當(dāng)繁重。更換間隔棒作業(yè)通常安排在輸電線路停電檢修作業(yè)中，一次停電檢修任務(wù)中，大量的間隔棒需檢修和更換，給予的停電時(shí)間卻是捉襟見肘。目前已經(jīng)形成了一套500 kV 間隔棒安裝更換操作方法，但利用現(xiàn)有作業(yè)方法，間隔棒更換工作依舊面臨巨大壓力，因此研究間隔棒安裝輔助工具，提高作業(yè)效率，保障作業(yè)安全，顯得十分必要。

1 現(xiàn)有更換間隔棒作業(yè)方法中存在的問題

現(xiàn)有安裝間隔棒的方法：登上鐵塔后使用人工測量加逐米畫線方法進(jìn)行測距，沿導(dǎo)線走線移位到更換間隔棒作業(yè)點(diǎn)；使用間隔棒專用工具先將兩個(gè)握手逐個(gè)安裝在上平行導(dǎo)線上，每個(gè)握手穿入銷釘后馬上插入閉口銷，隨后使用繩索將下平行子導(dǎo)線逐個(gè)提升卡入下方握手，后用同樣的方法進(jìn)行固定，最后檢查間隔棒結(jié)構(gòu)面與導(dǎo)線垂直度是否符合安裝規(guī)范。

使用現(xiàn)有方式安裝時(shí)，當(dāng)上方兩根子導(dǎo)線安裝完成后，由于導(dǎo)線自重、人體踩在下方子導(dǎo)線導(dǎo)致子導(dǎo)線形變，弧垂加大，下方子導(dǎo)線無法順利卡入夾頭，這時(shí)安裝工人會(huì)使用繩索、吊鉤等工具將下方子導(dǎo)線用力提拉至安裝位置，使用這種方法費(fèi)時(shí)費(fèi)力且極易損傷導(dǎo)線。由于安裝間隔棒時(shí)使用蠻力，安裝完成的間隔棒通常不垂直于導(dǎo)線方向，導(dǎo)致安裝不合格而返工。

選取5 個(gè)導(dǎo)線段31 支間隔棒，統(tǒng)計(jì)現(xiàn)有作業(yè)方式下間隔棒更換時(shí)間。根據(jù)統(tǒng)計(jì)分析，現(xiàn)平均安裝一個(gè)間隔棒的時(shí)間約為1 200 s（見表1）。

表1 安裝間隔棒用時(shí)統(tǒng)計(jì)

目前，國內(nèi)在帶電更換超/特高壓輸電線路導(dǎo)線間隔棒通用工具的設(shè)計(jì)[4]、雙分裂導(dǎo)線更換或加裝間隔棒專用工具的研制以及帶電加裝[5]、更換500 kV 緊湊型輸電線路相間間隔棒技術(shù)[6]等方面有相關(guān)研究。這些研究不能廣泛適用于500 kV 四分裂導(dǎo)線間隔棒的安裝工作。本文提出的一種500 kV 四分裂導(dǎo)線間隔棒安裝輔助工具，可以有效解決現(xiàn)有作業(yè)方法耗時(shí)耗力的問題，大大提高工作效率，使停電更換500 kV 間隔棒的檢修作業(yè)更加順暢。

2 500 kV間隔棒安裝輔助工具的研制

2.1 設(shè)計(jì)思路

更換間隔棒作業(yè)時(shí)，當(dāng)上方兩根子導(dǎo)線安裝完成后，安裝工人用繩索、吊鉤等工具將下方子導(dǎo)線用力提拉至安裝位置，在此過程中，由于導(dǎo)線自重、人體踩在下方子導(dǎo)線導(dǎo)致子導(dǎo)線形變，弧垂加大，下方子導(dǎo)線無法順利卡入夾頭，操作費(fèi)時(shí)費(fèi)力且極易損傷導(dǎo)線。所以，確定設(shè)計(jì)目標(biāo)是通過此安裝輔助工具改變?nèi)斯ぬ崂路綄?dǎo)線的工作方法。設(shè)計(jì)核心是運(yùn)用伸縮桿理論，選用軸承絲杠調(diào)節(jié)上下導(dǎo)線距離，改變現(xiàn)有作業(yè)方式。

經(jīng)過初步分析，將此工具分解為四個(gè)模塊：調(diào)節(jié)模塊、連接模塊、移動(dòng)模塊和測距模塊。考慮到裝置的工作環(huán)境和主要使用效果，它必須滿足一些性能和結(jié)構(gòu)要求，見表2。

表2 裝置各部分性能要求

經(jīng)過最終設(shè)計(jì)，確定了500 kV 間隔棒安裝輔助工具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖，如圖1所示。

圖1 500 kV 間隔棒安裝輔助工具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖

此裝置采用四分裂框型結(jié)構(gòu)，四個(gè)角通過滑輪確保裝置掛在導(dǎo)線上，同時(shí)實(shí)現(xiàn)裝置在導(dǎo)線上順暢移動(dòng)；采用調(diào)節(jié)桿調(diào)節(jié)上下導(dǎo)線距離，將下方兩根子導(dǎo)線抬升至合適位置，從而可以將導(dǎo)線掛至滑輪上；采用鉸接連接兩根水平子導(dǎo)線，保證四分裂導(dǎo)線的相對位置固定，減少扭矩影響；安裝電子測距儀，精準(zhǔn)定位間隔棒安裝位置。

500 kV 間隔棒安裝輔助工具實(shí)物圖如圖2所示。

圖2 500 kV 間隔棒安裝輔助工具實(shí)物圖

2.2 工具材料、結(jié)構(gòu)要求

調(diào)節(jié)模塊的主要作用是將500 kV 四分裂導(dǎo)線的下方兩根子導(dǎo)線抬升至合適位置，從而可以將導(dǎo)線掛至滑輪上。調(diào)節(jié)絲桿（如圖3 所示）作為調(diào)節(jié)模塊的主體，可調(diào)節(jié)最小距離為365 mm，最大距離為530 mm。通過棘爪，可以將上下兩導(dǎo)線之間的距離調(diào)大或調(diào)小。棘爪抬起時(shí)，手把桿正轉(zhuǎn)可以抬升導(dǎo)線，棘爪按下時(shí)，手把桿正轉(zhuǎn)可以放松導(dǎo)線。調(diào)節(jié)絲桿由兩根左右旋絲桿組成，右旋絲桿為T14×3，直徑Φ14 mm；左旋絲桿為T22×3，直徑Φ22 mm，材質(zhì)為40Cr，絲桿做鍍鋅防腐處理。調(diào)節(jié)手柄材質(zhì)為2A12，直徑Φ22 mm。調(diào)節(jié)壓舌材質(zhì)為45 號(hào)鋼。調(diào)節(jié)壓舌表面做發(fā)藍(lán)處理。

圖3 調(diào)節(jié)絲桿

連接模塊的主要作用是將四分裂導(dǎo)線的相對位置固定，減少扭矩影響。連接模塊采用鉸接連接方式。鉸接連接，可以自由調(diào)節(jié)連接桿和轉(zhuǎn)接桿之間的角度。當(dāng)裝置在導(dǎo)線上移動(dòng)時(shí)，通過鉸接的方式，釋放子導(dǎo)線之間產(chǎn)生的扭力，有效減少扭矩，實(shí)現(xiàn)裝置快速移動(dòng)，并利于提高間隔棒安裝質(zhì)量，保證間隔棒安裝合格率。連接桿材質(zhì)為7A04，尺寸為150×20×8。轉(zhuǎn)接桿材質(zhì)為7A04，尺寸Φ20×130。連接桿與轉(zhuǎn)接桿之間連接螺栓的材質(zhì)為40Cr，直徑Φ8 mm。

移動(dòng)模塊的作用是使該裝置在導(dǎo)線上自由移動(dòng)。安裝滑輪，將滑輪與導(dǎo)線相連接，實(shí)現(xiàn)裝置在導(dǎo)線上的移動(dòng)，減少了對導(dǎo)線的摩擦，減輕了導(dǎo)線的磨損?；喼Ъ茴A(yù)留快拆銷軸孔，可以有效避免導(dǎo)線從滑輪上脫落，提升了裝置的安全穩(wěn)定性?；啿馁|(zhì)為聚酰胺，尺寸Φ58×38?；喼Ъ懿馁|(zhì)為7A04，工作負(fù)荷5 kN，安全系數(shù)2.5?；啺惭b在支架上的螺栓為M8×85×27?？觳痄N軸材質(zhì)為Q235，尺寸Φ8×70。防丟繩材質(zhì)為不銹鋼，直徑Φ1.5 mm。

測距模塊的作用是精確控制間隔棒之間的距離。采用電子測距儀，測距誤差控制在±0.1 m/100 m。裝置正向移動(dòng)，計(jì)數(shù)值增加；裝置反向移動(dòng)，計(jì)數(shù)值減少。電子測距儀安裝在裝置上，可以精確顯示裝置移動(dòng)距離，取代現(xiàn)在使用人工測量加逐米畫線進(jìn)行測距的方法，提高了測距精度，縮短了測距時(shí)間。

整個(gè)裝置工作負(fù)荷10 kN，安全系數(shù)2.5。

3 使用方法

本工具不僅可以應(yīng)用在500 kV 輸電線路檢修作業(yè)中，還可以在500 kV 輸電線路架設(shè)作業(yè)中廣泛應(yīng)用。具體操作方法如下：

1）使用前，將啟動(dòng)按鈕向下按使得“啟動(dòng)”燈亮起，計(jì)米測距顯示器顯示數(shù)值。如電量充足可正常使用，如電量不足則充滿電后再繼續(xù)使用。

2）使用時(shí)，先將鋼珠快卸銷軸抽出，再將行走滑輪組件掛至導(dǎo)線上，下層導(dǎo)線可通過調(diào)整絲杠長度，將導(dǎo)線掛至滑輪上。待四根導(dǎo)線均掛至行走滑輪上后再將鋼珠快卸銷軸插至孔中。

3）使用調(diào)節(jié)絲杠將4 根導(dǎo)線間距調(diào)整至450 mm 后，將啟動(dòng)按鈕向下按使得“啟動(dòng)”燈亮起，計(jì)米測距顯示器顯示數(shù)值。若當(dāng)前位置為起始點(diǎn)，則可按下米數(shù)顯示器最右側(cè)“清零（R/S）”按鈕進(jìn)行清零。

4）將裝置向前推進(jìn)，在控制導(dǎo)線間距的同時(shí)可測量行進(jìn)的距離，便于安裝四分裂間隔棒。

5）待作業(yè)完成后，按照相反的步驟即可將該裝置進(jìn)行拆除。

500 kV 間隔棒安裝輔助裝置現(xiàn)場使用如圖4所示。

圖4 500 kV 間隔棒安裝輔助裝置現(xiàn)場使用圖

4 實(shí)際應(yīng)用效果

我們在停電檢修作業(yè)現(xiàn)場試用此間隔棒安裝輔助工具更換間隔棒，選取5 個(gè)導(dǎo)線段，統(tǒng)計(jì)30 支間隔棒的更換用時(shí)，統(tǒng)計(jì)見表3，得出每個(gè)間隔棒平均安裝時(shí)間縮短為600 s 之內(nèi)，安裝時(shí)間大大縮短。

表3 安裝間隔棒用時(shí)統(tǒng)計(jì)

500 kV 間隔棒安裝輔助工具研制成功后，已經(jīng)在實(shí)際工作中應(yīng)用。相對于傳統(tǒng)的作業(yè)方法，使用現(xiàn)有的作業(yè)方法，更換間隔棒時(shí)間大大減少，工作效率顯著提高。部分停電檢修作業(yè)中，利用此間隔棒安裝輔助工具更換間隔棒作業(yè)，縮短工作時(shí)間見表4。

表4 部分停電檢修作業(yè)中利用此工具縮短安裝時(shí)間

5 結(jié)束語

本文研制的500 kV 間隔棒安裝輔助工具，能夠有效解決500 kV 輸電線路停電檢修作業(yè)中更換間隔棒耗時(shí)耗力的問題，有效提高作業(yè)效率，降低勞動(dòng)強(qiáng)度。經(jīng)過多次的現(xiàn)場應(yīng)用，具有以下特點(diǎn)：

設(shè)計(jì)合理，安全可靠。采用四分裂框型結(jié)構(gòu)，將裝置安裝在導(dǎo)線上，保證了四根子導(dǎo)線相對位置的固定，增加導(dǎo)線穩(wěn)定性?；喼Ъ茴A(yù)留快拆銷軸孔，可以有效避免導(dǎo)線從滑輪上脫落，提升了裝置的安全穩(wěn)定性。

定位準(zhǔn)確。采用電子測距儀，間隔棒安裝距離精確度可控制到厘米。電子測距儀安裝在裝置上，可以精確顯示裝置移動(dòng)距離，取代現(xiàn)在使用人工測量加逐米畫線進(jìn)行測距的方法，提高了測距精度，縮短了測距時(shí)間。

方便攜帶，便于操作。一次安裝可以實(shí)現(xiàn)一條線路上所有間隔棒的安裝更換工作。采用調(diào)節(jié)桿調(diào)節(jié)上下導(dǎo)線距離，方便將下方兩根子導(dǎo)線掛至滑輪，操作省時(shí)省力。

結(jié)構(gòu)靈活，可以拆分使用。在日常作業(yè)過程中，可以只用測距模塊精確測出間隔棒是否發(fā)生偏移，可以使用調(diào)節(jié)模塊，調(diào)整間隔棒的垂直度，減少更換整個(gè)間隔棒的次數(shù)。