一種新型更換避雷線防護工具

辛洪杰

（國網山東省電力公司濰坊供電公司，山東濰坊261011）

一種新型更換避雷線防護工具

辛洪杰

（國網山東省電力公司濰坊供電公司，山東濰坊261011）

隨著現代電力系統規模不斷擴大，維護檢修工作任務日趨艱巨。主要介紹在更換輸電線路避雷線工作中，為防止避雷線斷落造成人員傷亡和設備損壞，而研制出的一種新型的防護工具。該防護工具主要由夾線器、鋼絲繩、緊線器、U型環和夾線器組成。實踐證明該防護工具具有可靠性高、操作靈活簡便等優點，不但縮短了完成避雷線防護措施的時間，而且節省了人力、物力，大大提高了更換避雷線效率，建議推廣使用。

輸電線路；避雷線；防護工具

0 引言

現代電力系統是一個超高壓、大容量和跨區域的聯合系統，隨著電力系統規模的不斷擴大，高壓遠距離輸電線路也日益增多。高壓輸電線路分布范圍廣，穿越地區地形復雜，氣候條件多變，容易發生各種故障，維護檢修工作的任務越來越艱巨。隨著輸電線路的逐年老化，部分線路的避雷線銹蝕嚴重，如更換不及時，將會導致避雷線斷裂，造成線路故障，影響電網的安全運行。

1 傳統更換避雷線方法

傳統上更換避雷線需要用張力機牽引舊避雷線后以舊換新。牽引過程中銹蝕的避雷線由于張力作用，存在著斷落危險。另外，輸電線路下方經常有公路、鐵路、低壓線路等，為防止更換過程中避雷線意外斷落造成人員傷害和設備損壞，通常情況下安裝腳手架進行防護，但這種做法會耗費大量的人力和時間。對濰坊地區2012年1—12月安裝腳手架的占用時間進行統計，發現其平均用時達到了30.29h，占更換避雷線工作總用時的41%。安裝腳手架是造成更換避雷線工作時間長的主要因素［1］。

在搭設腳手架過程中占用線路兩側大量耕地，容易引起民事糾紛，造成巨大的青苗及建筑賠償。針對施工作業范圍大、工作量大，以及對農作物（植被）破壞多的情況，如何節省時間、人力，減少對農作物（植被）的破壞，安全高效地完成避雷線的更換工作，成為迫切需要研究和解決的問題。

2 新型防護工具

作業人員利用飛車把繩系在線路兩端地線上，代替腳手架，發現作業時間縮短了，作業人員也大大減少。這為更換避雷線工具的研究開辟了嶄新的思路，經過方案分析論證，可以選擇研制封繩式防護工具來替代腳手架，安全高效地完成更換避雷線工作。為能夠在生產中得到運用，需要對封繩結構、各部件連接方式以及材料的選擇方面進行進一步的優化選擇。

2.1 封繩結構優化

封繩式防護工具有梯形、S型和一字型3種封繩結構形式。

梯形封繩。每隔10 m系上防護封繩進行模擬試驗。經驗證梯形封繩可以任意調節安裝點，作業人員無需下導線作業；但導線與封繩摩擦嚴重，損傷大，仍需發生青苗賠償。

S型封繩。連續系上防護封繩進行模擬試驗。經驗證S形封繩防護性能高，能夠適應各種地理環境；但作業人員需要下導線作業，作業時間較長。

一字型封繩。每隔10 m系上防護封繩進行模擬試驗。經驗證一字形封繩靈活性高，安全性高，能夠適應各種地理環境；但作業人員需要下導線作業。

通過在停用線路上的模擬試驗，并綜合各種封繩結構形式的優缺點，選擇靈活性高，安全性高，能夠適應各種地理環境的一字型封繩作為封繩的結構形式。

2.2 封繩材料選擇

分別采用尼龍繩、鋼絲繩、棕繩和蠶絲繩作為封繩材料，對4種材料分別進行了拉力、側切力和摩擦試驗。

尼龍繩。將直徑20 mm的尼龍繩安裝在拉力機上進行20 800 N的沖擊力和側切力試驗（試驗不合格）。取長度為6 m，直徑20 mm的尼龍繩，將其兩端水平固定，1/2處用避雷線來回摩擦30 min，發現有明顯斷股現象。尼龍繩質量較輕，抗拉強度大，抗摩擦性差。

鋼絲繩。將直徑20 mm的鋼絲繩安裝在拉力機上進行20 800 N的沖擊力和側切力試驗（試驗合格）。取長度為6 m，直徑20 mm的鋼絲繩，將其兩端水平固定，1/2處用避雷線來回摩擦30 min，試驗合格，無變形。鋼絲繩結構牢固，能保證避雷線防護要求，達到預期效果。

棕繩。將直徑20 mm的棕繩安裝在拉力機上進20 800 N的沖擊力和側切力試驗（試驗不合格）。取長度為6 m，直徑20 mm的棕繩，將其兩端水平固定，1/2處用避雷線來回摩擦30 min，斷股現象嚴重。棕繩質量輕，成本低，但抗摩擦性差。

蠶絲繩。將直徑20 mm的蠶絲繩安裝在拉力機上進行20 800 N的沖擊力和側切力試驗（試驗合格）。取長度為6 m，直徑20 mm的蠶絲繩，將其兩端水平固定，1/2處用避雷線來回摩擦30 min，試驗合格，無變形。蠶絲繩牢固性強，能保證避雷線防護要求。但是價格高。

查詢《35~220 kV送電線路施工技術》得知：在牽引機牽引放線時，避雷線承受的拉力最大為T= 15 000 N。按檔距取最大值500 m，避雷線型號為GJ-70計算，避雷線的最大自重為G=5 800 N。所以封繩能夠承受沖擊力最小值為Fmin=15 000+5 800= 20 800 N，鋼絲繩的破斷拉力應該不小于Fmin與換算系數K（取為0.85）的比值，即為24 470 N。如表1所示，直徑7.7 mm的鋼絲繩能夠滿足破斷力要求，因此選用了直徑7.7 mm的鋼絲繩［2］。

表1 鋼絲繩抗拉強度

2.3 新型防護工具長度

在更換避雷線時，新型防護工具需在避雷線下方連接兩邊相導線，因此，新型防護工具長度不得小于兩邊相導線垂直距離。表2所示為濰坊供電公司部分輸電線路兩邊相導線垂直距離統計表，可知110 kV和220 kV輸電線路兩邊相導線之間垂直距離最大為10.9 m，最小為8.3 m。由于導線存在一定的弧垂度，在預留出足夠裕度的前提下，防護工具總長度設定為12 m即能滿足設計要求。為了新型防護工具能夠適宜110 kV和220 kV不同輸電線路兩邊相距離，專門設置連接緊線器來控制鋼絲繩的長度。

表2 110kV-220 kV輸電線路兩邊相導線垂直距離統計

2.4 夾線器材料選擇

分別采用塑料構件、鍍鋅鐵件、合金構件作為夾線器的材料。對3種材料分別進行了靜負荷拉伸試驗和沖擊試驗。

塑料構件。將塑料構件安裝在拉力機上進行2 205 N、5 min的靜負荷拉伸試驗（試驗合格）。取長度為6 m，直徑20 mm的鋼絲繩，用塑料構件將其與導線兩端水平固定，進行5次2 500 N沖擊試驗發現有明顯變形。塑料構件質量輕，易加工，成本低，但牢固性較差。

鍍鋅鐵件。將鍍鋅鐵件安裝在拉力機上進行2 205 N、5 min的靜負荷拉伸試驗（試驗合格）。取長度為6 m，直徑20 mm的鋼絲繩，用鍍鋅鐵件將其與導線兩端水平固定，進行5次2 500 N沖擊試驗，試驗合格，無變形。鍍鋅鐵件牢固性強，能保證避雷線防護要求。

合金構件。將合金構件安裝在拉力機上進行2 205 N、5 min的靜負荷拉伸試驗（試驗合格）。取長度為6 m，直徑20 mm的鋼絲繩，用合金構件將其與導線兩端水平固定，進行5次2 500 N沖擊試驗，試驗合格，無變形。合金構件牢固性強，能保證避雷線防護要求，只是成本略高。最終確定鍍鋅鐵件做為夾線器的材料。

3 新型防護工具結構介紹

經過統籌規劃，新型防護工具由夾線器、鋼絲繩、緊線器、U型環和夾線器組成［3］。

3.1 夾線器與導線的連接

夾線器由上夾板和下夾板組成，上夾板和下夾板的橫截面均為半圓形，兩者一側通過鉸鏈連接，兩者閉合后形成用于夾持導線的內腔，在鉸鏈的相對側的上夾板和下夾板上分別設有上緊固板和下緊固板，上緊固板和下緊固板之間設有配合使用的緊固裝置。緊固裝置的下緊固板固定有螺柱，上緊固板相應位置設置螺栓孔，方便緊固夾線器。夾線器閉合后上緊固板與下緊固板平行且間隔一定距離，方便在螺柱上掛接鋼絲繩。將夾線器打開，放在一側導線上，將套掛在螺柱上，閉合夾線器，使導線正好位于兩夾板形成的內腔中，夾板內側分別設有橡膠層，夾緊導線時可以保護導線不受破壞，而且增大夾線器與導線的摩擦力，防止夾線器滑動。在螺柱上安裝螺母將夾線器緊固，將另一側導線的對稱位置也安裝夾線器。如圖1所示。

圖1 夾線器

3.2 鋼絲繩與緊線器、夾線器的連接

鋼絲繩一端與夾線器連接，另一端與緊線器上的掛鉤連接，緊線器包括U形的殼體和棘輪軸，殼體上端活動連接掛軸，掛軸通過鉸軸鉸接安全鉤，兩側板對稱設有用于安裝棘輪軸的安裝孔；在兩側板外側棘輪軸一端設有棘輪，另一端設有定位銷孔并設有定位銷固定，側板上設有與棘輪嚙合的棘爪，棘爪將棘輪固定，防止其回轉；棘爪通過轉軸固定在殼體上，轉軸在兩側板之間設有扭簧；棘輪軸設有定位銷孔端設有矩形把手，用于連接扳手以便收線；棘輪軸上套裝有繞線輪，繞線輪與棘輪軸分別設有通孔以便在棘輪軸上連接鋼絲繩，鋼絲繩的自由端絞制成套。然后用扳手轉動緊線器棘輪軸將鋼絲繩收緊即可。如圖2所示。

圖2 鋼絲繩與緊線器、夾線器連接

3.3 緊線器與夾線器的連接

緊線器一端與鋼絲繩連接，一端通過U-7型U型掛環與夾線器連接，這樣整個新型防護工具連接完畢，通過收緊緊線器可以調節防護工具的長度。如圖3所示。

圖3 緊線器與夾線器的連接

4 新型防護工具的應用效果

對濰坊供電公司利用封繩式防護工具更換避雷線工作進行了統計，安裝效果對比見表3，結果顯示采用新型（封繩式）防護工具進行避雷線更換工作后，安裝新型的防護工具所用時間為2 h，所用作業人員只需5人，生產效率得到大幅提高［4］。新型防護工具現場應用如圖4所示。

圖4 新型防護工具現場應用

表3 新型防護工具與傳統防護工具安裝效果對比

5 結語

新型防護工具制作簡便、操作靈活、可靠性高，能夠適應各種地理環境，不但縮短了完成避雷線防護措施的時間，而且節省人力、物力，大大提高了更換避雷線效率，解決了以往使用腳手架防護安裝復雜、安全風險高、占用耕地、經濟損失大等問題。

［1］GB 50233—2005 110～500kV架空送電線路施工及驗收規范［S］.

［2］孫成寶.送電線路［M］.北京：中國電力出版社，2008.

［3］辛洪杰.一種跨越工具：中國，ZL201120296195.0［P］.2012－03－07.

［4］Q/GDW 1799.2—2013國家電網公司電力安全工作規程［S］.

A New Kind of Guard Tool for Lightning Conductor Replacement

XIN Hongjie
（State Grid Weifang Power Supply Company，Weifang 261011，China）

With the advancement of modern power system，regular maintenance is becoming increasingly strenuous.In order to prevent personal casualties and equipment damages resulted from the wire break fall，a new kind of tool is developed.The tool is mainly composed of the clip wire，steel wire rope，tightener，U-shaped ring and thread clamp device.Practice shows that the tool has advantages of being flexible，simple，convenient to operate and reliable.It can not only shorten the time of protective measures of ground wire，but also save manpower and material resources.Efficiency of the replacement is improved considerably，so the tool is worthy to be promoted.

electric transmission lines；lightning conductor；guard tool

TM862

B

1007－9904（2015）02－0046－04

2014-09-05

辛洪杰（1976），男，高級技師，從事輸電線路運行與檢修工作。