10kV同桿多回線路特殊相導線提線工具研制

王志軍雷超平王勇索智鑫賴水生

(1.廣州供電局有限公司電力試驗研究院,廣東廣州 510410; 2.廣州供電局有限公司,廣東廣州 510000;3.廣州供電局有限公司番禺供電局,廣東廣州 510410)

10kV同桿多回線路特殊相導線提線工具研制

王志軍1雷超平1王勇1索智鑫2賴水生3

(1.廣州供電局有限公司電力試驗研究院,廣東廣州 510410; 2.廣州供電局有限公司,廣東廣州 510000;3.廣州供電局有限公司番禺供電局,廣東廣州 510410)

10kV同桿多回線路中間相導線檢修受到帶電作業安全距離等因素的影響難以開展帶電作業,影響了城市供電可靠性。本文進行了10kV同桿多回線路特殊相導線帶電作業方法及其工器具研制的研究。針對10kV同桿多回線路特點,采用理論分析、試驗研究相結合的方法,研制了10kV同桿多回線路特殊相導線提線工具。

10kV同桿多回線路 提線工具 帶電作業

隨著國民經濟的快速發展和電網建設步伐的加快，在人口稠密、經濟發達地區，土地資源日趨緊缺，部分地區甚至已無新辟線路走廊的可能。為解決線路走廊與地方土地利用之間的矛盾，必須集約化利用土地資源，提高線路走廊單位面積的傳輸容量。多回線路同桿并架技術是解決此問題的有效途徑。10kV線路是電力系統的重要組成部分，在線路走廊緊張的城市配電線路中，為使線路走廊得到充分利用，10kV同塔并架多回線路將成為城市配電線路建設的發展趨勢。

圖1 同塔四回路鋼管桿塔

由于10kV同塔多回線路塔型結構和導線布置與單回線路有一定的區別，對于10kV同桿多回線路，靠近桿塔的中間回路由于與周圍其它回路以及桿塔間距較小，對中間回路的維護采用常規的作業方式不能滿足安全要求，當多回導線同桿架設線路的這些特殊回路需要消缺，現有的技術水平及工器具還不能滿足帶電作業要求，需要將其他幾回同時停電進行處理，這就直接影響了城市的供電可靠性。

本文進行了10kV同塔多回線路特殊相導線帶電作業方法及其工器具研制的研究。針對10kV同塔多回線路特點，采用采用理論分析、試驗研究相結合的方法，研制了10kV同塔多回線路特殊相導線提線工具。

1 同塔多回線路作業難點及方法分析

以我國廣泛使用的同塔四回路鋼管桿塔為例進行作業方法的研究，如圖1所示。

1.1 作業難點

配電線路帶電作業技術導則(GB/T18857)規定，在10kV配網帶電作業中，人體與帶電體的最小安全距離不得小于0.4m(絕緣桿作業法)；且不允許絕緣斗內作業人員在不滿足安全距離的情況下穿越外側導線對內側導線進行操作。

結合同塔四回路桿塔圖可知，中間特殊相導線的作業難點在于：①外側上相-中相導線構成的作業窗口過小，絕緣斗內作業人員無法在中間特殊相導線上直接操作；②在更換內側中間特殊相導線絕緣子時，受桿塔導線排列緊密的影響，無法對該相導線進行提升。

1.2 作業方法

圖2 提線工具初步設計示意圖

圖3 10kV多回線路特殊相導線提線工具

表1 帶電作業條件下的氣象組合

表2 常用導線機械物理性能

針對以上難點，提出絕緣斗內作業人員絕緣手套直接操作與絕緣桿間接操作相結合的作業方法，搭配特殊相導線帶電作業工具來完成更換同塔多回線路內側中間相導線絕緣子更換等難度較大的項目。通過這種方法，先使用提線工具提調導線、擴大操作窗口，再使用間接工具在操作窗口中進行操作，以確保作業人員安全。

結合提線工具初步設計示意圖描述作業方法如下：

(1)作業人員乘坐絕緣斗臂車，使用絕緣操作桿對電桿上的絕緣子瓷瓶70、導線90進行遮蔽；

(2)絕緣遮蔽完成后，將絕緣斗臂車升至桿塔上方，將同桿多回線路中間相導線提線工具懸掛在橫擔上(即將橫擔卡具31、32、33分別卡在上、中、下三個橫擔上)；

(3)調整好緊線器41、42的位置，使緊線器下方導線金屬鉤51、52鉤住導線；

(4)作業人員使用絕緣扳手轉動螺母314，是橫擔卡具收緊，重復上述步驟，直至三個橫擔卡具的螺母均收緊；

(5)將絕緣斗臂車降至桿塔橫擔下方，安裝吊桿抱箍62，使之緊固；

(6)確保多回線路中間相導線提線工具安裝牢固后，將絕緣斗臂車上升至桿塔上方，作業人員用絕緣操作桿，操作緊線器41、42，提升導線；

(7)使用絕緣桿間接工具如絕緣桿匝線剪、絕緣取瓶器、絕緣三齒耙等開展中相導線的帶電檢修工作。

圖4 特殊相導線提線工具電氣耐壓試驗

圖5 特殊相導線提線工具機械試驗

表3 風速不均勻系數

表4 電氣耐壓試驗結果

該方法的關鍵點在于需要研制操作安全、使用方便的特殊相導線提線工具，以滿足在緊湊導線環境下提吊特殊相導線的需要。

2 特殊相導線提線工具額定載荷計算

特殊相導線提線工具額定載荷依據《GB/T 18037-2000 帶電作業工具基本技術要求與設計導則》進行計算。

2.1 氣象條件

我國現行標準GB/T18037《帶電作業工具基本技術要求與設計導則》規定帶電作業工具機械設計組合氣象條件有三類，見表1。

由于同塔多回線路的設計氣象條件均為為全國典型氣象區第四氣象區，并考慮到帶電作業現場對氣象條件的要求，選用II類氣象，即t=―15℃，v=10m/s，b=0(覆冰厚度)，作為工具的機械強度設計氣象條件。

2.2 線路參數

表2為一般10kV架空線路常用導線的機械物理性能。

依據10kV配網線路典型設計參數，10kV線路檔距均小于200m，桿塔高度不會相差均小于30m。為嚴格保證工具承力能力，在計算中設定10kv線路桿塔單個垂直檔距為150m，兩個垂直檔距為300m。

2.3 額定荷重

當風速為10m/s時，導線所承受的風壓荷重為

其中g3為風壓比載，Lc為線路的垂直檔距。

考慮到整個檔距上的風速通常不一致，架空線的迎風面積形狀(體型)對空氣流動的影響，以及風向與線路走向間常存在一定的角度，無冰時的風壓比載按下式2-2計算

其中α為風速不均勻系數，可取表3中的數值；A為架空線截面積，mm2；v為設計風速，m/s。

C為風載體形系數，當導線直徑d＜17mm時，C=1.2；d≥17mm時，C=1.1。d為導線外徑，mm。

依據式2-1計算得到垂直檔距為300m的10kV LGJ-240線路的風壓荷重為1728N。

按照式2-3計算不同型號線路的導線自重荷載見表4。

其中，g1為導線每千米重力，Lc為線路的垂直檔距。

LGJ-240/30導線自重荷載為0.3×922.2×10＝2.77kN，LGJ-240/40導線自重荷載為0.3×964.3×10＝2.89kN， LGJ-240/50導線自重荷載為0.3×1108×10＝3.32 kN。

提線工具需要承受導線的自重荷載以及水平風壓荷載，因此其受到的應力為：

依據式2-4，計算得到不同線路帶電作業時的綜合應力：LGJ-240/30導線應力為3.264 kN， LGJ-240/40導線應力為3.367 kN，LGJ-240/50導線應力為3.742 kN。

本次開發的工具預期的通用范圍，應當能夠滿足80%以上的線段， 10kV線路兩個垂直檔距內提升導線所需承受的最大荷載為3.742kN，同時考慮提線工具最多可同時提升兩根導線，因此設計其最大工作負荷為7.5kN。

3 現場實測與工具改進

對10kV同桿多回線路進行實地考察，進行相關數據的測量。目前10kV同桿多回線路，在橫擔上均設計有橫擔支撐結構保證橫擔的牢固穩定性。由于初步設計圖2中的電桿抱箍61的作用為支撐、保證橫擔的穩定性，故該結構可以取消。同時做出如下改進以滿足現場需要：

(1)對上端吊臂橫向部分進行加長，并且在吊臂上設計多個緊線器懸掛點；

(2)將緊線器下方金屬鉤改制為絕緣鉤；

(3)減小立桿長度，將原本上相橫擔、下相橫擔兩相間橫擔固定方式改為相鄰橫擔固定，從而在保證同桿多回線路中間相導線提線工具安裝牢固的同時，縮小工具尺寸，降低重量。

最終具體設計如圖3所示。

改進后的提線工具所用材質與原設計方案相同，其主要由上端吊臂11，立桿21，上端卡具31，下端卡具32，緊線器掛點41、42、43、44、45、46、47、48組成。

上端卡具31、下端卡具32及上端吊臂11分別通過不銹鋼套，用穿芯螺絲固定在立桿21上。在使用時，上端卡具卡在上相橫擔上，下端卡具卡在中相的橫擔上。上端卡具31與下端卡具32與原設計方案相同，僅改變了其間距。

上端吊臂設計基本與原設計方案相同，上方橫向結構進行了加長，現長為1300mm，寬80mm；緊線器掛點材質及固定方式不變，由原先的2個掛點增加至8個掛點，最外側的掛點41、45中心距離邊緣40mm，掛點42、46與掛點41、45的間距為80mm，掛點43、47與掛點42、46的間距為80mm，掛點44、48與掛點43、47的間距為80mm。

4 確定特殊相導線帶電作業方式

確定10kV多回線路特殊相導線最終帶電作業方式：

(1)作業人員乘坐絕緣斗臂車，使用絕緣操作桿對電桿上的絕緣子瓷瓶70、導線90進行遮蔽；

(2)絕緣遮蔽完成后，將絕緣斗臂車升至桿塔上方，將同桿多回線路中間相導線提線工具懸掛在橫擔上(即將橫擔卡具31、32、分別卡在上、中兩個橫擔上)；

(3)根據作業需求選擇好緊線器掛點，然后調整好緊線器的位置，使緊線器下方導線絕緣勾51、52鉤住導線；

(4)作業人員使用絕緣扳手轉動螺母315，使上端卡具收緊；再使用絕緣扳手轉動螺母324，使下端卡具收緊；

(5)確保多回線路中間相導線提線工具安裝牢固后，將絕緣斗臂車上升至桿塔上方，作業人員用絕緣操作桿，操作緊線器，提升導線；

(6)開展中間相導線的帶電檢修工作。

5 工器具試驗

依據DL/T409和DL/T976的要求，對研發的10kV多回線路特殊相導線提線工具進行電氣和機械性能試驗。

5.1 電氣試驗

為驗證提線工具絕緣性能的有效性，依據DL/976中的試驗方法對絕緣提線工具進行工頻耐壓試驗，試驗布置如圖4所示。

試驗結果見表4。

5.2 機械試驗

提線工具的設計額定荷載為7.5kN，根據DL/T 409的要求對其進行靜荷重試驗和動荷重試驗，試驗如圖5所示。試驗結果符合要求。

6 結語

本文對10kV同塔多回線路特殊相導線帶電作業方法進行了研究，在計算和試驗基礎上研制了10kV同塔多回線路特殊相導線提線工具。

研制出的引流板帶電消缺工具具有如下特點：

(1)便于攜帶：提線工具采用模塊化組裝，由支撐固定和提吊導線兩大部分組成，便于攜帶和組裝；

(2)通用性強：提線工具在滿足額定載荷的基礎上設置了多個通用掛點，以滿足不同塔頭尺寸線路提吊導線的需要；

(3)操作安全：通過電氣和機械試驗驗證了提線工具操作的安全性，配合絕緣桿間接操作工具，可以安全開展同塔多回線路特殊相導線的檢修工作。

[1]GB/T19185.《交流線路帶電作業安全距離計算方法》[S].

[2]DL/T966.《送電線路帶電作業技術導則》[S].

[3]GB/T18037.《帶電作業工具基本技術要求與設計導則》[S].

[4]DL/T879.《帶電作業用便攜式接地和接地短路裝置》[S].

Special conductor maintenance on 10kV multi-circuit lines are affected by factors such as safe distance for live working, reducing power supply reliability of city.The paper carries out live-working method researching on 10kV multi-circuit lines and developing Hanging Special conductors tools.According to the characteristic of 10kV multi-circuit lines, on the combination of theoretical analysis and experimental researching, develop the Hanging Special conductor tools for live-working on 10kV multi-circuit lines.

10kV multi-circuit lines; Hanging Special conductor tools; live working

南方電網公司科技項目“10kV同桿多回架空線路帶電作業技術研究”(K-GZM2014-007)