一種更換220?kV耐張絕緣子專用工具的研制

林澤楠，項 貞，于浩善，趙飛桃

(國網山東省電力公司聊城供電公司，山東 聊城 252000)

某220?kV輸電線路使用了四分裂導線，但由于四分裂導線耐張絕緣子組裝金具與雙分裂導線耐張絕緣子組裝金具不同，在更換時給工作人員帶來了不小的困難。目前，工區對如何更換雙分裂導線耐張絕緣子有專門的研究和成熟的方法，但在更換四分裂導線耐張絕緣子時，須4-5人上桿，使用2部2.5?t的手扳葫蘆與托瓶架配合進行，工序繁瑣，操作時間長；不僅增加了作業人員高空作業勞動強度，還增加了安全隱患。

1 更換四分裂導線耐張絕緣子的方法

1.1 傳統方法

傳統的更換四分裂導線耐張絕緣子的工作流程為：準備→登塔→安裝工具→各工具配合更換耐張絕緣子→拆除工具→下塔→工作結束。

2014年8月，結合線路停電檢修，對該220?kV線路10號塔中、下相整串耐張絕緣子進行停電更換工作，其用時情況如表1所示。

表1 某220 kV線路停電更換整串耐張絕緣子用時統計

由表1可知：停電更換四分裂導線耐張絕緣子的平均操作時間為131?m in/相。停電時間的增加降低了同業對標供電可靠性指標，操作時間的增加也給工作人員的人身安全帶來了更大的隱患。因登桿安裝工具和更換耐張絕緣子2部分的用時占總操作時間的77?%，如果能研制一種簡易、輕便、易操作的更換耐張絕緣子的工具，將能提高工作效率，減少工作人員的人身安全隱患。

1.2 新型方法

通過現場實際考察和查閱大量技術標準、資料文獻，研制出一種更換耐張絕緣子的專用工具；該專用工具兩端的卡具必須同時與導線側和橫擔側的部件可靠固定，卡具之間的連接件應具備良好的絕緣性能和機械性能，通過松、緊絲杠，使絕緣子串松弛后完成更換工作。

2 專用工具方案的論證與選擇

本著保證作業人員人身安全、操作簡單的原則，將專用工具的選擇按實現的功能，分為3類。

2.1 固定裝置選擇

固定裝置包括耐張絕緣子導線側固定和耐張絕緣子橫擔側固定2種方案。這2種方案的目標均是使專用工具固定牢固可靠、攜帶方便、操作簡易。

(1)?導線側固定方案論證如表2所示。

(2)?橫擔側固定方案論證如表3所示。

表2 導線側固定方案論證

表3 橫擔側固定方案論證

2.2 松緊裝置選擇

松緊裝置選擇方案論證如表4所示。

表4 松緊裝置選擇方案論證

2.3 支撐裝置選擇

支撐裝置選擇方案論證如表5所示。

3 專用工具材料選擇

在更換耐張絕緣子作業過程中，要求專用工具同時具有良好的電氣性能和結構性能，材料要材質輕便、便于組裝，同時還應考慮其經濟性能。專用工具材料選擇，按裝置功能分可分為固定裝置材料、松緊裝置材料、支撐裝置材料3類。

表5 支撐裝置選擇方案論證

(1)?固定裝置材料選擇如表6所示。

表6 固定裝置材料選擇方案

(2)?松緊裝置材料選擇如表7所示。

表7 松緊裝置材料選擇方案

(3)?支撐裝置材料選擇如表8所示。

表8 支撐裝置材料選擇方案

4 專用工具的制作

4.1 設計專用工具模型

首先對220?kV四分裂導線耐張絕緣子特殊的連接方式進行研究。耐張絕緣子的連接方式如圖1所示。

對耐張絕緣子的連接方式進行分析后，根據作業工藝要求以及作業工具與工具卡具的組裝情況，設計繪制專用工具的模型(見圖2、圖3)。

根據耐張絕緣子四聯串二聯板的結構和作業工藝對專用工具的要求，需要實現前端卡具與后端卡具通過支撐工具進行連接和力的傳遞。

4.2 確定專用工具的幾何形狀和尺寸

根據耐張絕緣子串連接節點的尺寸，確定專用工具的尺寸，明確專用工具與金具組合的關鍵配合尺寸，以滿足專用工具與線路金具的可靠連接。

(1)?根據圖1測出耐張絕緣子及其連接金具的實際尺寸，然后再設計出專用工具卡具的幾何形狀。其中前卡具由2部分組合而成，后卡具為一整體。

(2)?根據耐張絕緣子的尺寸，確定絲杠的尺寸及絕緣拉桿的尺寸。絕緣拉桿長度為3?m，適用于220?kV電壓等級操作。絲杠的尺寸為25?mm×250?mm，絲杠行程為 300?mm。

圖2 牽引板特制刀卡模塊(后卡)

圖3 卡槽型刀卡模塊(前卡)

(3)?專用工具機械強度校核。該220?kV線路代表檔距Ld=300?m的安裝應力最大，可作為校核依據。經查閱《110-750?kV架空輸電線路設計技術規定》，查看安裝曲線，得到作業中最大導線應力σd=83?N/mm2。由下面的計算公式，可計算出四分裂導線耐張絕緣子牽引其中一串絕緣子的額定荷載P:

式中：

S——子導線的截面積，mm2；

σd——最大導線應力，N/mm2；

n1——作用于工具上的導線根數；

n2——絕緣子組合并聯串數；

Kb1——并聯絕緣子串承受導線張力的不平衡???????系數。

取S=425.24?mm2，n1=4，n2=4，Kb1=1.1，代入公式中，計算得P=42?710?N。

XP-16絕緣子的破壞荷載為160?kN，盤形絕緣子在最大使用荷載時其機械強度安全系數不小于2.7，絕緣子的最大使用荷載P1=160/2.7=59.26?kN。

圖1 220 kV四分裂導線耐張絕緣子連接方式

根據有關規范，取P1×1.3的安全系數作為專用工具額定設計荷載P3，即取P3=1.3×59.26＝80?kN。此值大于P=42.71?kN，因此專用工具的機械強度滿足要求。

4.3 專用工具加工、試組裝

要求各配件加工精細，組合處、公用處合理布置并滿足組裝工差要求，固定口偏差不得大于0.5?mm。各配件連接牢固可靠，可靠性100?%，連接誤差不大于0.5?mm。

4.4 專用工具試驗

（1）?工具試驗按照《國家電網公司電力安全工作規程》《電氣裝置安裝工程電氣設備交接試驗標準》嚴格執行。

（2）?對專用工具進行機械拉力試驗，所施加荷載值為P3=80?kN。

（3）?對卡槽型卡具、牽引板特制卡具、絕緣拉桿施加80?kN的機械荷載，不變形、不發生破壞。

4.5 專用工具試操作

在退運線路上模擬實際線路的運行情況，進行耐張絕緣子串的更換工作。按預定方案，2名作業人員分別至耐張絕緣子的導線側和橫擔側做好安全措施；作業人員安裝滑子、前后卡具、絲杠、支撐拉桿、托瓶架。安裝完專用工具后，拆除破損絕緣子串，利用傳遞繩緩緩送至地面，同時起吊新絕緣子串，利用托瓶架進行安裝。新絕子串安裝完畢后拆除專用工具，檢查無誤后下塔。總計耗時45?m in。

5 結論

新型220?kV耐張絕緣子更換專用工具的研制，解決了該公司電網中某220?kV線路特殊四分裂導線耐張絕緣子的更換問題，保證在線路計劃停電時間內快速、高效地完成耐張絕緣子的更換工作。該專用工具攜帶方便、安裝快速、操作簡單、性能優良，縮短了作業人員在塔上的作業時間，減輕了塔上作業人員的勞動強度，從而間接提高了作業人員的作業安全系數。

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