帶電更換500?kV同塔雙回直線塔I型串絕緣子工具研究

何鵬杰++李海峰++梁灝

摘 要：目前同塔雙回500 kV輸電線路直線塔I型串鐵塔橫擔(dān)掛點(diǎn)主材結(jié)構(gòu)與常規(guī)單回500 kV直線塔橫擔(dān)掛點(diǎn)采用有縫連接不同，造成傳統(tǒng)的帶電更換500 kV單回直線塔絕緣子串工具不能更換同塔雙回直線I型串絕緣子，該文介紹了500 kV輸電線路常規(guī)同塔雙回直線塔I型串絕緣子帶電更換方法，研制出了鐵塔橫擔(dān)專用卡具、分體式提線鉤等工具，從技術(shù)參數(shù)、受力分析進(jìn)行深入計(jì)算分析，徹底解決了500 kV輸電線路常規(guī)同塔雙回直線塔I型串絕緣子無法帶電更換的難題，大大提高了供電可靠性。

關(guān)鍵詞：常規(guī)同塔雙回 直線塔I型串 帶電更換

中圖分類號(hào)：TM72 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2016）09（c）-0028-02

同塔雙回線路憑借其有效地節(jié)約用地及減少線路走廊的優(yōu)勢(shì)，越來越多的投入運(yùn)營。目前，山西省同塔雙回500 kV輸電線路直線塔I型串鐵塔橫擔(dān)掛點(diǎn)采用無縫連接的背靠背主材，與常規(guī)單回500 kV直線塔橫擔(dān)掛點(diǎn)采用有縫連接的主材結(jié)構(gòu)不同，造成傳統(tǒng)的帶電更換500 kV單回直線塔絕緣子串工具不能更換同塔雙回直線I型串絕緣子，嚴(yán)重影響供電可靠性。為了解決這一難題，國網(wǎng)山西省電力公司檢修分公司成功研制出了帶電更換500 kV輸電線路同塔雙回直線I型串絕緣子的方法及工具。

1 技術(shù)難點(diǎn)

常規(guī)500 kV單回直線塔橫擔(dān)絕緣子掛點(diǎn)部位為有縫連接的主材結(jié)構(gòu)，承力絲杠安裝后與拉棒、四線鉤連接的承力系統(tǒng)，受力合理，操作方便。而500 kV同塔雙回直線塔橫擔(dān)掛點(diǎn)部位為無縫連接的背靠背主材，承力絲杠無法與拉棒連接，造成絕緣子無法更換。

2 解決方案

2.1 方案一（更換直線I型單串絕緣子工具）

針對(duì)第一個(gè)難點(diǎn)，通過在四分裂導(dǎo)線中心正上方設(shè)計(jì)工作支撐點(diǎn)，橫但側(cè)采用角鋼卡結(jié)構(gòu)，中間單絕緣拉桿，緊線工具安裝在導(dǎo)線側(cè)，并與原有四線鉤組合到一起，形成緊線四線鉤。

2.2 方案二（更換直線I型單串或雙串中的一串絕緣子工具）

將四分裂導(dǎo)線分為兩部分，在其正上方設(shè)計(jì)2個(gè)工作支撐點(diǎn)，針對(duì)雙串絕緣子操作空間狹小，無法滿足四線鉤進(jìn)入導(dǎo)線端提升導(dǎo)線，設(shè)計(jì)出導(dǎo)線端采用分體式小轉(zhuǎn)角二線鉤，可以與絕緣拉桿直接連接。橫擔(dān)端采用直線雙吊卡結(jié)構(gòu)搭配兩根500 kV防扭絲杠，卡具主體與絲杠配合處采用球面接觸，使絲杠使用更加靈活（可以達(dá)到20°擺角量）。卡具主體中部裝在橫擔(dān)端角鋼上（∠160以下均適用），對(duì)于橫擔(dān)端角鋼上的螺栓也進(jìn)行了避讓處理，可以滿足同塔雙回所有單、雙串絕緣子的更換作業(yè)。

2.3 方案對(duì)比

方案一橫擔(dān)端卡具加工難度大，而且緊線絲杠安裝在導(dǎo)線端，不僅增加了等電位人員的操作強(qiáng)度，而且由于占用空間較大，對(duì)于導(dǎo)線端空間狹小的雙串絕緣子來說，操作困難。而方案二解決了以上兩個(gè)難點(diǎn)，考慮到經(jīng)濟(jì)性、通用性，我們決定選用第二套方案。

3 工具機(jī)械強(qiáng)度計(jì)算

由于承力絲杠和絕緣拉桿的制作工藝已比較成熟，因此在此不再對(duì)其強(qiáng)度進(jìn)行分析。

3.1 確定工具技術(shù)參數(shù)

經(jīng)分析計(jì)算，確定了卡具主要技術(shù)參數(shù)如表1所示。

3.2 橫擔(dān)端卡具計(jì)算

橫擔(dān)端卡具受力如圖1所示。

A-A截面處的強(qiáng)度計(jì)算：

該截面的抗彎截面模量為W=Bh2/6=70×702/6=

57166.7 mm3

施加于該截面上的彎距為：

M=（P/2）×40=25000×40×2.5=2500000 N·mm

則該截面上的彎曲應(yīng)力為：

σ=M/W

σ=43.7 MPa<σs=412 MPa

B-B截面處的強(qiáng)度計(jì)算：

經(jīng)計(jì)算該截面慣性距為：Ia=6351422.221 mm4

則該截面的抗彎截面模量為W=Ia/65.6=96820.5 mm3

施加于該截面上的彎距為：

M=（P/2）×40=25000×40×2.5=2500000 N·mm

則該截面上的彎曲應(yīng)力為：

σ=M/W

σ=25.8 MPa<σs=412 MPa

C-C截面處的強(qiáng)度計(jì)算：

該截面的抗彎截面模量為W=Bh2/6=70×402/6=

18666.7 mm3

施加于該截面上的彎距為：

M=（P/2）×40=25000×40×2.5=2500000 N·mm

則該截面上的彎曲應(yīng)力為：

σ=M/W

σ=133.9 MPa<σs=412 MPa

3.3 分體式小轉(zhuǎn)角二線鉤受力計(jì)算

受力如圖2所示。

A-A截面處的強(qiáng)度計(jì)算：

經(jīng)計(jì)算該截面慣性距為：IY=150749.189 mm4

則該截面的抗彎截面模量為W=IY/19.5=7730.73 mm3

施加于該截面上的彎距為：

M=（P/4）×（22.9+19.5）×2.5=（50000/4）×42.4×2.5

=1325000 N·mm

則該截面上的彎曲應(yīng)力為：

σ=M/W

σ=171.4 MPa<σs=412 MPa

B-B截面處的強(qiáng)度計(jì)算：

經(jīng)計(jì)算該截面慣性距為：IY=555729.222 mm4

則該截面的抗彎截面模量為W= IY/31.8=17475.8 mm3

施加于該截面上的彎距為：

M=（P/2）×（17.6+31.8）×2.5=（50000/2）×49.4×2.5

=3087500 N.mm

則該截面上的彎曲應(yīng)力為：

σ=M/W

σ=176.7 MPa<σs=412 MPa

連接耳的強(qiáng)度計(jì)算：

此處截面容易發(fā)生剪斷，故該處截面以剪切計(jì)算為主。

剪切面面積A=19.5×20=390 mm2

剪切力為P/2=25000 N

故剪切應(yīng)力為δ剪=25000/390=64.1 MPa

取安全系數(shù)為2.5，則LC4的許用剪切應(yīng)力為：

δ許=490×0.7/2.5=137.2MPa>δ剪=64.1 MPa

由此可以看出，該截面的強(qiáng)度足夠安全

由以上計(jì)算可以看出，橫擔(dān)端卡與分體式小轉(zhuǎn)角鉤在工作負(fù)荷為50 kN時(shí)，工作是安全的，并且能夠保證2.5倍的安全系數(shù)。

4 結(jié)論

500 kV同塔雙回直線塔帶電更換I型串絕緣子工具通過設(shè)計(jì)、試驗(yàn)、試運(yùn)行、再修改加工等工作，最終達(dá)到了現(xiàn)場(chǎng)使用要求，2013年在500 kV軒忻二線同塔雙回80#、81#桿塔進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)試用工作。2014年在500 kV侯陽一線同塔雙回227#桿塔再次進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)試用，完全達(dá)到了使用要求。工具安全性能及電氣性能均滿足帶電作業(yè)要求，該工具的成功研制將會(huì)大大減少同塔雙回輸電線路的停電時(shí)間，提高供電可靠性，創(chuàng)造良好的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。

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