輸電線路架空地線提升工具的設計與應用

鄭宏偉，陳 晨

（金華電業局，浙江 金華 321000）

0 引言

架空輸電線路多沿山區、丘陵架設，由于架空地線懸掛距離短，當兩側檔距嚴重不均勻時，架空地線的懸垂線夾經常發生位移、偏斜等，造成此類檔距懸掛處的地線斷股，弧垂不一致，地線線夾偏移[1]，若采用LGJ-70/40等鋼芯鋁絞線良導體，容易發生外層鋁股損傷、斷股。架空地線線夾懸掛處經常有雷電流通過，強大的雷電流會灼傷、燒損掛點金具，致使金具銹蝕、損壞、絕緣架空地線絕緣子劣化等。運行電位處理地線類缺陷大多采用提升方式進行檢修和更換[2-3]。

1 采用常規提線工具檢修時存在的問題

架空地線目前檢修更換采用的工具基本為套筒雙鉤、鏈條滑車提線工具，在地線頂架處用鋼絲繩套固定提線工具，因地線懸掛連接金具距離較短，500 kV常規架空地線一般為懸垂線夾直接連接，地線金具長度約為30 cm，若為絕緣架空地線，增加了聯板和2片地線絕緣子，地線金具長度約為50～70 cm，現有的套筒雙鉤、鏈條滑車均無法直接提升作業，如圖1、圖2所示。

目前多數運行單位采用手扳鏈條滑車、鋼絲繩套、轉向滑車等進行轉向提升檢修更換。該方法雖能完成架空地線提升檢修和更換，但所需工器具繁多（見表1），提升受力多有轉向，固定綁扎復雜且安全風險大。

2 專用地線提升工具的設計

圖1 地線金具長度

圖2 手板鏈條滑車最小長度

表1 500 kV線路地線提升更換作業工器具

為切實解決檢修更換中提升架空地線的困難，根據常規架空地線懸掛金具的實際，開發研制了如圖3所示的架空地線專用提升工具，該工具由橫擔固定部件（卡頭）、提升部件（絲杠及調整板）、地線接觸部件（導線鉤）三部分組成，適用于懸垂線夾直接懸掛、絕緣架空地線聯板式雙絕緣子懸掛等多種組合方式。

2.1 橫擔固定部件（卡頭）

由于該部件與橫擔直接接觸，部件結構及安裝位置直接關系到橫擔塔材及工具的受力，經過對500 kV地線橫擔結構的統計分析及垂直荷載計算（500 kV地線荷載小于2 t，與現有的220 kV帶電作業荷載基本一致），并通過受力分析，認為當接觸部位在地線上方時，工具及接觸點材料的受力為最佳。

圖3 專用提升工具

根據目前已成熟應用的220 kV帶電更換懸垂串作業卡具橫擔固定原理，決定采用卡頭式橫擔固定器。為適應不同地線橫擔的角鋼結構，設計要求卡頭安裝固定的水平卡（圖4）或垂直卡（圖5），卡頭的大小應綜合考慮各種直線塔的地線橫擔結構、塔材尺寸。為防止提升作業過程中卡槽滑出，在卡槽處還增加了固定螺桿，用作卡具提升受力時的保險裝置。

圖4 地線頂架固定水平卡

圖5 地線頂架固定垂直卡

2.2 提升部件

由于架空地線有直接與懸垂線夾或金具聯板連接和通過絕緣子與金具聯板連接絕緣架設2種方式，架空地線與地線頂架間的間隙不等，為滿足各種提升距離下檢修、更換的可操作性，設計考慮了調整板，采用高強度合金板材，加工多個調節孔距，可根據現場的地線對橫擔的距離隨意組合調整。

2.3 地線接觸部件（導線鉤）

該部件外觀上參照帶電作業更換絕緣子串時的導線鉤，選用高強度材料。由于部件與地線直接接觸，為防止提升時損傷地線，內側沿地線方向設計成圓弧形，同時為確保設備的通用性及安全性，在設計鉤口大小尺寸時，根據500 kV線路架空地線及與導線配合的鍍鋅鋼絞線、OPGW光纜、鋁合金地線、LGJ類良導體并配上預絞絲護線條、PLP護線條后的直徑大小，優化設計了地線鉤。

3 強度計算及試驗

3.1 強度計算

專用工具參數：卡頭寬3 cm，長5 cm，厚1 cm；采用3A21鋁合金，抗拉強度σ≥530 MPa，抗剪強度τ≥300 MPa，安全系數K=4，沖擊系數K1=1.1。采用JLB30-150型地線，設計最大風速30 m/s，設計覆冰厚度10 mm，垂直檔距最大取800 m，地線金具重量11.11 kg，地線單位長度質量842.3 kg/km。地線垂直荷載G計算如下：

式中：Lv為垂直檔距；Q為地線單位長度質量；G1為地線金具重量。

為提高安全性，考慮適當裕度，取卡頭的工作荷載為10 kN。經計算卡頭許用拉應力[σ]為120.5 MPa， 許用剪切力[τ]為 68.2 MPa， 通過水平卡及垂直卡2種作業方式的計算，比較得出卡頭最大拉應力σ1為3.3 MPa，小于[σ]；卡頭最大剪應力 τ1為6.7 MPa， 小于[τ]。 因此， 所設計的專用卡頭完全滿足拉伸與剪切強度要求。

3.2 出廠試驗

在600 kN萬能材料試驗機上進行模擬試驗，加30 kN拉力，持續10 min，該工具靈活、無變形及損傷，符合電力工器具出廠試驗要求。

3.3 檢驗試驗

將500 kV地線專用提升工具送具備國家級資質的試驗站進行預防性機械試驗，在組裝成工作狀態后，加18.75 kN拉力，持續10 min，結果無異常，認證該產品合格。

4 現場應用效果

500 kV地線專用提升工具研制成功后，在6條500 kV線路共15基桿塔上進行了更換地線線夾、地線二聯板等作業，通用性、安全性、高效性得到了很好的驗證。

4.1 通用性

通過統計現有鐵塔地線橫擔的類型，調整設計了提升工具橫擔連接部位的結構，充分滿足了在各種塔型上的作業需求。同時，在設計地線接觸構件時，充分考慮了包括OPGW光纜、鋁合金地線、預絞絲護線條、PLP護線條等各種不同尺寸，其通用性得到了很好的驗證。

4.2 安全性

采用新型工具后，塔上受力點由3個減少為1個，大大減少了可能出現安全隱患的部位。因為作業人員減少及作業時間的縮短，也大大降低了塔上作業的風險。

4.3 高效性

采用新作業方式后，檢修作業時間僅需30 min，為原作業方式的1/4，高效性凸顯。

5 結語

該工具自設計應用以來，特點突出，優勢顯著，在常規及突發性地線搶修工作中得到了廣泛應用。該工具的研發獲得了浙江省電力公司群眾性創新優秀成果獎，并獲得實用新型專利。

[1]DL 741-2010架空輸電線路運行規程[S].北京：中國電力出版社，2010.

[2]電力工程高壓送電線路設計手冊[M].北京：中國電力出版社，2003.

[3]GB 50233-2005 110～500 kV架空送電線路施工及驗收規范[S].北京：中國電力出版社，2005.