帶電更換雙串絕緣子連接金具的技術研究

周煒剛 趙淵 張黎

摘? 要：為滿足帶電更換500kV輸電線路雙串絕緣橫擔側連接金具需求，根據L型聯板不同安裝方向，研制了更換橫擔側連接金具的專用工具，整套工具體積小、重量輕、操作方便，并通過帶電更換500kV輸電線路橫擔側連接金具實際操作，驗證了工具的便捷性和安全性。

關鍵詞：500kV輸電線路;雙串絕緣子;帶電作業;聯板

中圖分類號：TM216? ? ? ? ?文獻標志碼：A? ? ? ? ?文章編號：2095-2945（2019）07-0145-02

Abstract： In order to meet the demand of live replacement of 500kV transmission line double string insulation transverse support side connection fittings， according to different installation directions of L-type connecting plate， a special tool for replacing transverse load side connection fittings is developed. The whole set of tools is small in size， light in weight and convenient in operation. The convenience and safety of the tool are verified by the practical operation of replacing the connecting fittings on the transverse side of 500kV transmission line.

Keywords： 500kV transmission line; double string insulator; live operation; connecting plate

引言

500kV超高壓輸電線路跨越山谷、河流或重冰區時，導線的綜合荷載很大，已超過單串懸垂絕緣子所允許的荷重范圍，在這種情況下采取雙串懸垂絕緣子組合。[1]雙串懸垂絕緣子與桿塔橫擔采取一點固定時，L型聯板有垂直線路方向和平行于線路方向兩種安裝方式。在運行過程中，L型聯板與鐵塔橫擔之間的連接金具出現磨損、變形等情況，需要進行更換。目前，更換這些連接金具主要采取停電檢修的方法，利用繩套和手扳葫蘆提升L型聯板的高度，進而轉移連接金具的荷載，最后更換損壞的連接金具。然而該作業方法需要線路停電，作業過程復雜，同時需要多名作業人員配合。

為了生產實際需要與帶電作業人員的安全，本文設計研制了一種雙直線串絕緣子橫擔側連接金具更換工具，整套工具體積小、重量輕、操作方便，并通過帶電更換500kV輸電線路橫擔側連接金具實際操作，驗證了工具的便捷性和安全性。

1 技術思路

500kV輸電線路雙串絕緣子連接金具更換工具主要根據雙串懸垂絕緣子組裝方式，提出采用聯板支撐卡具拖住橫擔側L型聯板，利用聯板中間檢修孔作為卡具固定點，通過收緊絲杠提升L型聯板，進行導線及絕緣子串荷載轉移，實現橫擔側連接金具松弛，完成連接金具更換工作。

L型聯板平行、垂直于線路方向設計方案分別如圖1、圖2所示。圖1、圖2中1為絲杠底座，2為防扭絲桿，3為絲杠搖柄，4為支撐卡具，5為定位螺桿。[2]

2 工具的研制

2.1 荷載計算

在設計工器具許用荷載設計時，應結合現場實際情況，本文以500kV某線路直線桿塔帶電作業為例，進行典型設計后，再對主要技術參數進行極限條件下調整后進行再設計，充分考慮設計的工器具的安全性和適用性。

某500kV線路設計條件：導線型號為LGJ-500/45×4，導線截面積S為531.68mm2，水平檔距Lh為454.5m，垂直檔距Lv為429m，風速v為10m/s。

根據《架空輸電線路設計》[3]、《帶電作業實用力學》[4]關于直線絕緣子串荷重計算和導線荷載的計算的規定，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，直線絕緣子串上的總荷重G為直線絕緣子串垂直荷載P與水平荷載Q的矢量和。按照計算公式如下：

其中，g1是自重比載，g4是風壓比載。由公式（1）～（3）計算得絕緣子所受荷重為28.6kN。由于絕緣子串所受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，垂直檔距設計為1500m，水平檔距設計為1000m，則計算得絕緣子串荷重為70kN，考慮一定的設計裕度，確定工具的許用荷載為80kN。

2.2 材質選取

從表1中可知，40Cr、7A04、TC4三種材料的機械強度都較高，對于鋼材40Cr及鈦合金TC4，二者機械性能[σb]及[σs]很接近，40Cr的比重比TC4高1.8倍，因此40Cr材料不可取。如選用鈦合金TC4材料，雖然力學性能[σb]及[σs]較鋁合金7A04大的多，大了1倍左右，但性價比對較低，且鋁合金7A04的工藝性及加工性要比鈦合金好的多。經過性能及性價比對比研究，最終確定用鋁合金7A04來加工卡具主體。

2.3 尺寸確定及制作

通過查閱第三版《電力金具手冊》及現場實測桿塔背靠背塔材寬度、L型聯板等相關數據，按照《DL/T463-2006帶電作業用絕緣子卡具》、《DL/T976-2005帶電作業工具、裝置和設備預防性試驗規程》等相關技術導則、規程要求，完成工具設計加工。將工具進行了地面組裝，L型聯板平行、垂直于線路方向工具組裝圖分別如圖3、圖4所示，整體性能良好，各部件嚙合性高，操作靈活。

3 操作工藝及現場應用

在鐵塔橫擔連接金具掛點處背靠背塔材上安裝絲杠底座、絲桿、絲杠搖柄，在絲杠垂吊作用下，安裝聯板支撐卡具，在聯板支撐卡具上安裝定位螺桿，并調節絲杠底座到合適的位置;搖動絲杠搖柄，收緊絲杠，將連接金具的荷載轉移到本套工具上，完成更換損壞的連接金具。反向搖動絲杠搖柄，松脫絲杠，重新將導線及絕緣子串的荷載轉移到連接金具上，拆除本裝置，作業完成。

新工具通過在500kV某線路橫擔側金具進行實際操作，順利完成橫擔側連接金具更換工作。整個過程屬于地電位作業，操作簡單，無需多人配合，能有效提升作業效率和安全性。

4 結束語

本文針對500kV輸電線路帶電作業，研制了更換橫擔側連接金具的專用工具。具體優勢如下：

（1）利用這一套工具，充分發揮帶電作業優勢，減少了線路非計劃停運次數和停電檢修時間，有效保證了電網供電可靠性。

（2）研制的更換工具，體積小、重量輕，便于操作，無需多名作業人員配合完成，作業流程簡單，提高了帶電作業安全性。

（3）推廣面大，實用性強。使用本更換工具可以輕松實現500kV輸電線路雙串絕緣子連接金具的帶電更換工作。220kV輸電線路中也有很多雙串絕緣子一點固定式的情況，可以借鑒本裝置構造，實現220kV輸電線路帶電更換雙串絕緣子連接金具。

參考文獻：

[1]董吉諤.電力金具手冊（第3版）[M].北京：中國電力出版社，2010，45：191-193.

[2]杜毅，邱中華，王鴻，等.一種雙直線串絕緣子橫擔側連接金具的更換工具[P].中國：201621090213.9，2017-04-05.

[3]孟遂民，孔偉.架空輸電線路設計[M].北京：中國電力出版社，2007：49-52.

[4]李如虎.帶電作業實用力學[M].北京：中國電力出版社，2011：8-12.