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型串鐵塔橫擔掛點主材結構與常規單回500 kV直線塔橫擔掛點采用有縫連接不同，造成傳統的帶電更換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，研制出了鐵塔橫擔專用卡具、分體式提線鉤等工具，從技術參數、受力分析進行深入計算分析，徹底解決了500 kV輸電線路常規同塔雙回直線塔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。

關鍵詞：常規同塔雙回 直線塔I型串 帶電更換

中圖分類號：TM72 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2016）09（c）-0028-02

同塔雙回線路憑借其有效地節約用地及減少線路走廊的優勢，越來越多的投入運營。目前，山西省同塔雙回500 kV輸電線路直線塔I型串鐵塔橫擔掛點采用無縫連接的背靠背主材，與常規單回500 kV直線塔橫擔掛點采用有縫連接的主材結構不同，造成傳統的帶電更換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，嚴重影響供電可靠性。為了解決這一難題，國網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 技術難點

常規500 kV單回直線塔橫擔絕緣子掛點部位為有縫連接的主材結構，承力絲杠安裝后與拉棒、四線鉤連接的承力系統，受力合理，操作方便。而500 kV同塔雙回直線塔橫擔掛點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）

針對第一個難點，通過在四分裂導線中心正上方設計工作支撐點，橫但側采用角鋼卡結構，中間單絕緣拉桿，緊線工具安裝在導線側，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）

將四分裂導線分為兩部分，在其正上方設計2個工作支撐點，針對雙串絕緣子操作空間狹小，無法滿足四線鉤進入導線端提升導線，設計出導線端采用分體式小轉角二線鉤，可以與絕緣拉桿直接連接。橫擔端采用直線雙吊卡結構搭配兩根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（可以達到20°擺角量）。卡具主體中部裝在橫擔端角鋼上（∠160以下均適用），對于橫擔端角鋼上的螺栓也進行了避讓處理，可以滿足同塔雙回所有單、雙串絕緣子的更換作業。

2.3 方案對比

方案一橫擔端卡具加工難度大，而且緊線絲杠安裝在導線端，不僅增加了等電位人員的操作強度，而且由于占用空間較大，對于導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難點，考慮到經濟性、通用性，我們決定選用第二套方案。

3 工具機械強度計算

由于承力絲杠和絕緣拉桿的制作工藝已比較成熟，因此在此不再對其強度進行分析。

3.1 確定工具技術參數

經分析計算，確定了卡具主要技術參數如表1所示。

3.2 橫擔端卡具計算

橫擔端卡具受力如圖1所示。

A-A截面處的強度計算：

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力為：

σ=M/W

σ=43.7 MPa<σs=412 MPa

B-B截面處的強度計算：

經計算該截面慣性距為：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力為：

σ=M/W

σ=25.8 MPa<σs=412 MPa

C-C截面處的強度計算：

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力為：

σ=M/W

σ=133.9 MPa<σs=412 MPa

3.3 分體式小轉角二線鉤受力計算

受力如圖2所示。

A-A截面處的強度計算：

經計算該截面慣性距為：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力為：

σ=M/W

σ=171.4 MPa<σs=412 MPa

B-B截面處的強度計算：

經計算該截面慣性距為：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力為：

σ=M/W

σ=176.7 MPa<σs=412 MPa

連接耳的強度計算：

此處截面容易發生剪斷，故該處截面以剪切計算為主。

剪切面面積A=19.5×20=390 mm2

剪切力為P/2=25000 N

故剪切應力為δ剪=25000/390=64.1 MPa

取安全系數為2.5，則LC4的許用剪切應力為：

δ許=490×0.7/2.5=137.2MPa>δ剪=64.1 MPa

由此可以看出，該截面的強度足夠安全

由以上計算可以看出，橫擔端卡與分體式小轉角鉤在工作負荷為50 kN時，工作是安全的，并且能夠保證2.5倍的安全系數。

4 結論

500 kV同塔雙回直線塔帶電更換I型串絕緣子工具通過設計、試驗、試運行、再修改加工等工作，最終達到了現場使用要求，2013年在500 kV軒忻二線同塔雙回80#、81#桿塔進行現場試用工作。2014年在500 kV侯陽一線同塔雙回227#桿塔再次進行現場試用，完全達到了使用要求。工具安全性能及電氣性能均滿足帶電作業要求，該工具的成功研制將會大大減少同塔雙回輸電線路的停電時間，提高供電可靠性，創造良好的社會效益和經濟效益。

參考文獻

[1] 郝旭東，孫兵.等電位更換110kV雙回線路直線鐵塔絕緣子[J].華北電力技術，2010（6）：46-52.

[2] 孫兵，李文和，李軍田.地電位更換110kV線路小間隙雙回路耐張塔絕緣子串[J].電力技術，2009，81（11）：28-33.

[3] 張遠健.同塔多回輸電線路帶電作業可行性分析及作業方法研究[D].廣州：華南理工大學，2011.

[4] 陳國信，吳增輝，鄧開清.多回同塔110kV線路懸垂絕緣子串帶電更換研究[J].供用電，2010，27（3）：57-59.

[5] 吳志成.110kV雙回直線塔中相絕緣子的帶電更換[J].供用電，2009，26（1）：62-64.

[6] DL/T966-2005.送電線路帶電作業技術導則[S].2005.