斜拉法帶電更換500kV“V”型絕緣子串作業方法研究及工具研制

邱中華++楊暘

摘 要：為保證500kV電網的安全穩定經濟運行，本文開展了500kV“V”型絕緣子串帶電更換方法研究及工具研制。明確了500kV“V”型絕緣子串帶電更換技術難點，提出了斜拉法帶電更換500kV“V”型絕緣子串作業方法，在此基礎上設計并研制了荷載轉移裝置。對某500kV直線“V”型絕緣子串實施了實際帶電更換并進行了效益評估。試驗及評估結果表明，本文所提500kV“V”型絕緣子串帶電更換方法及所研制工具安全經濟有效，可為500kV“V”型絕緣子串帶電更換及保障電網安全經濟運行提供技術支撐。

關鍵詞：500kV“V”型絕緣子串 斜拉法 帶電作業

中圖分類號：TM726 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2017）09（c）-0062-03

四川電網具有超高壓交直流混連、超高壓和特高壓并聯運行的特點，同時又是連接西北電網和華中電網的電力樞紐、“西電東送”戰略重要的水電輸出地，加之四川獨特的地理環境，地跨二三級地形臺階，自然災害頻發。因此，國網四川省電力公司具有超特高壓電網運維技術水平要求高、電網運維難度大的特點，同時，全局戰略和經濟社會效益又是十分巨大。為了提高電網供電安全性、可靠性及經濟性，超特高壓帶電作業成為了保證電網安全、穩定、經濟運行的有效手段。

500kV直線V型絕緣子串是輸電線路的關鍵設備，是電網安全運行的重要保障。實現500kV直線V型絕緣子串帶電更換有利于電網持續穩定經濟運行。500kV直線V型絕緣子串屬于超高壓輸電線路常見塔型，其結構特點是桿塔塔艙空間有限，同時由于地理環境、運維技術等存在特殊要求使得線路連接金具形式各異，導致開展直線V型絕緣子串帶電作業面臨一些特殊問題：桿塔艙內空氣間隙有限，進電場組合間隙難以滿足要求；金具連接方式各異，特別是聯板結構形式差異導致檢修工具難以通用。因此，亟需開展500kV直線V型絕緣子串帶電作業方法研究及工器具研制工作，并使帶電作業人員具備500kV直線V型絕緣子串帶電作業的能力，保障超特高壓骨干網架的安全穩定經濟運行。

針對以上問題，本文開展了500kV“V”型絕緣子串帶電更換方法研究及工具研制，并進行了試驗驗證及效益評估。

1 500kV“V”型絕緣子串帶電更換技術原理

1.1 技術方法及原理

帶電作業更換絕緣子工作主要是要解決絕緣子串荷載轉移的問題，該項設計為了保證荷載轉移過程中，V型絕緣子串受力情況維持原樣，且不受線路轉角引起的不平衡力影響，創新性的采用了斜拉法帶電更換500kV直線V型串絕緣子，采用對稱的兩個拉棒連接兩端卡具或牢固構件達到轉移荷載的目的，同時也避免了由于采用常用的垂直提升法帶電更換500kV直線V型串絕緣子可能造成的空氣間隙不足產生放電（見圖1）。

1.2 技術優點與難點

該設計主要優點如下。

（1）荷載轉移拉棒受力性好，采用雙拉棒收緊，受力均勻。

（2）帶電端采用卡具連接使得整套設備穩定性較好。

（3）因沿原絕緣子串受力方向進行荷載轉移，避免了V型串小轉角產生的不平衡力影響。

該技術的難點在于絕緣拉棒兩端連接的問題，其中導線端卡具的設計又是該項設計中最重要的一個環節，因此前端卡具的發明設計成為了此次技術創新的關鍵點。

2 500kV“V”型絕緣子串帶電更換技術設計

針對荷載轉移裝置的主體設計思路是V型絕緣子單邊串帶電端采用卡具固定聯板上，接地端采用高強度絕緣繩套固定在塔材上，中間采用絕緣拉棒連接，緊線絲杠布置在導線端卡具內。

2.1 進電場方式設計

針對帶電作業工作實際問題，設計了導線擺渡法，在遠離塔身處進行等電位，增加了等電位人員進電場的組合間隙，解決了空間空氣間隙有限、進電場組合間隙難以滿足要求的問題。

進電場步驟：采用在導線上懸掛作業飛車，作業飛車連接絕緣軟梯，作業人員在桿塔井口作業平臺處，乘坐絕緣軟梯，通過連接的作業飛車滑離桿塔塔身一定距離后，作業人員攀爬軟梯進入導線，走線回至絕緣子串處，完成帶電作業進電場作業。

2.2 前端卡荷載設計

在設計工器具許用荷載設計時，應結合現場實際情況，因此，以500kV蜀山二線147#帶電作業為例，進行典型設計校核后，再對主要技術參數進行極限條件下調整后進行再設計校核，充分考慮設計的工器具的安全性和適用性。

該桿塔塔型為ZMJA51，導線型號為LGJ-500/45，串型為V型，水平檔距為454.5m，垂直檔距為429m。

根據《帶電作業技術規定》《架空輸電線路設計》關于直線絕緣子串荷重計算和導線荷載計算的規定，直線絕緣子串主要受到導線的垂直荷載和水平風壓比載，因此，直線絕緣子串上的荷重G為直線絕緣子串水平荷載P與垂直荷載Q的矢量和。計算公式如下：

由于G為理論核算值，為了確保帶電作業安全，選取工器具的荷載要滿足以下要求：工器具的許用荷載，應大于計算絕緣子串荷重乘以1.2倍安全系數。

對上述公式進行計算編程，程序界面如圖2所示。

可以看出，絕緣子串所受荷重為2.86T，絕緣子串夾角為90°，因此單串所受荷重為2.0T。

由于絕緣子串荷載主要受導線型號、垂直檔距、水平檔距等參數影響，根據極限條件下進行設計，500kV輸電線路導線型號為LGJ-500/45，垂直檔距調整至1500m，水平檔距調整至1000m時，單串絕緣子所受荷重為7T。

根據對工器具制造工藝的了解后，因此，將前端卡的設計許用荷載確定為8T。

2.3 前端卡形式設計

針對500kV輸電線路V型串結構特點，充分利用聯板結構特點，進行前端卡的形式設計（見圖3）。endprint

形式設計主要技術思路及特點如下。

（1）考慮到與絕緣子串處彎頭掛板的可靠接觸，該處考慮了一個凹槽設計，如圖4中1。

（2）考慮到受力均勻，在卡具四周分布螺栓連接，且后端采用了支架進一步增大卡具的受力穩定性，如圖4中2。

（3）考慮到絕緣子串兩側安裝拉棒，在卡具兩端有對稱分布長度適宜的卡具“耳朵”。

（4）考慮到卡具連接絲杠和拉棒，設計了一個圓筒形狀布置絲杠，且有穩固絲杠的卡環。

（5）設計了單頭絲杠進一步減少了絲杠占據的空氣間隙，增大了作業的安全性。

（6）考慮到卡具安裝的穩固性，在尾端增加了加固的金屬尾翼，如圖4中3。

2.4 緊線絲杠位置及后端連接形式設計

緊線絲杠通常采用單頭絲杠或者雙頭絲杠，由于雙頭絲杠的設計多數情況下會短接內部空氣間隙，所以采用了單頭絲杠的設計。

為了減輕等電位作業人員的勞動強度，一般將緊線絲杠布置在接地端，由塔上電工完成絲杠收緊工作。但是，由于V型串絕緣子接地端金具連接方式差異較大，為了盡量做到工器具的通用性，放棄了在接地端布置絲杠的想法，采用了接地端由通用性和適用性更好的高強度絕緣繩連接，把緊線絲杠布置在帶電端。

3 試驗驗證及效益評估

3.1 試驗驗證

2013年10月，針對500kV蜀山一線147#中相V串絕緣子自爆缺陷，四川電力檢修公司帶電作業團隊首次實施了帶電更換500kV直線V串絕緣子工作，該團隊具備了V型絕緣子串更換的能力，填補了國網四川公司500kV直線V串絕緣子斜拉法帶電作業的技術空白（見圖5）。

3.2 效益評估

2014年7月，500kV蜀山二線73#出現中相自爆3片絕緣子的設備缺陷，根據缺陷判定標準，該缺陷屬于嚴重缺陷，需要緊急處理。如果團隊不具備帶電作業能力而采用停電方式更換將導致成都地區夏季部分地區拉閘限電，經濟和社會效益損失巨大。該次作業的經濟效益對照表見表1。

4 結語

該種作業方法針對于傳統的500kV“V”型絕緣子垂直提升法存在的安全風險高的問題，進行了專業的技術攻關，研發了一種新型作業方式，針對性地提出了進出電場的作業方法、研制了新型的作業工器具，對500kV“V”型絕緣子帶電更換安全提升有極大的促進作用。

參考文獻

[1] 張新方.帶電更換220kV“V”串絕緣子技術研究[J].云南電力技術，2010，38（1）：79-83.

[2] 張靖宇.緊湊型線路V型絕緣子串帶電檢修[J].云南電力技術，2011，40（2）：61-62.endprint