220kV 雙回線路直線塔帶電更換V 型絕緣子串工器具研制

連偉平

（國網莆田供電公司，福建 莆田 351100）

隨著莆田電網建設的不斷發展，大量多回路緊湊型塔和V 型絕緣子串在送電線路上得到了大量使用，但帶電更換V串瓷瓶的帶電作業在全省尚未開展。當V 型絕緣子串發生故障時，運行維護班組因為缺乏工具器等因素無法開展帶電消除缺陷，需停電消除缺陷，這增加了線路停電時間，降低了供電的可靠性。

1 工器具的技術要求

莆田電網中220kV 莆惠Ⅱ、Ⅲ回是同塔雙回線路，并且大量使用V 型合成絕緣子串。經統計使用V 型絕緣子串結構的塔型共三種，分別為ZM21、ZM22、ZM23；V 型絕緣子串為長短不一懸掛方式，長邊為不等長的連桿（金具）懸掛形式，導線側金具連接形式多種。不同的塔型，其橫擔寬度不同為1200 ～1300mm，橫擔上的角鋼也不同，分別為16Mn ∠100×8、16Mn ∠90×7、16Mn ∠75×6。

在帶電更換V 型絕緣子串時，首先需要在導線端掛點的正上方，設立掛點，設置起重卡具，并通過絕緣拉板板與導線側的雙分裂垂直吊鉤來配置組成，提升雙分裂導線，使絕緣子串不再受力，這是帶電更換的重要步驟之一。

起重卡具的設計是工器具研制的技術關鍵之一，設計垂直荷載時應考慮到桿塔的檔距、地形的不同。此外，因桿塔之間的垂直檔距大小不一，垂直荷載也不一樣，起吊時的有效行程也不同，故對起重絲杠的要求也應列為重點。起重絲杠應保證其能達到起吊荷重要求，同時應保持有效行程在500mm 左右，并采用防扭設計，防止在荷載大的情況下，操作起重絲杠時跟著轉動，造成扭力過大，危急絕緣拉板的安全性能。

2 工器具垂直荷載的確定

220kV 莆惠II、III 回導線有兩種雙分裂LGJ-300/25和LGJ-300/40。莆惠II 回5#直線塔的導線為雙分裂LGJ-300/25、垂直檔距為970m，是雙回路中垂直檔距較大的一基塔。現以5#塔為例計算直線V 型絕緣子串上的垂直荷載：

計算公式：G1=2×g×A×lv+Gi

=2×31.1074×10-3×333.31×970≈21kN

G最大=（21+1.5）×1.2×1.34=36.2kN

其中：g 為導線的垂直比載（g1或g3），N/m·mm2；A為導線計算截面，mm2；lv為垂直檔距，m；Gi為絕緣子串總重量（絕緣子為合成絕緣子，故其重量忽略不計），N。

更換工作時需有操作人員在導線上作業，在計算更換情況荷載時，應考慮作業人員在導線上作業時的附加荷載。對220kV 線路導線附加荷載取1.5kN。此外還應考慮提升導線時的沖擊系數1.2。風速高度變化系數Kin 取1.34。

根據《國家電網公司電力安全工作規程》（電力線路部分）：帶電作業工具的靜荷重為允許工作荷重的2.5 倍，故卡具的安全系數K 取2.5。

根據計算結果并綜合現場的實際情況，確定在橫擔的兩邊各用一套卡具同時起吊，比較安全可靠，所以卡具的荷載按大于G‘最大/2，即按50kN 設計。起重絲杠采用輕便、強度高的優質碳素鋼制作制造。絕緣承力工具作為保證設備和人身安全的重要組成部份，采用國內新型防潮、高強度引拔拉板制造。

3 工器具總體組裝圖（圖1）

圖1 工器具總體組裝圖

4 工器具的試驗校核

4.1 主要技術參數

工作負荷：50kN 安全系數：n=2.5

材料選擇：

主體：Lc4 鉤體：40Cr

σS≥41kg/mm2σbs≥80kg/mm2

其許用彎曲應力[σ]=41/2.5=16.4kg/mm2

許用拉應力[σbs]=80/2.5=32kg/mm2

4.2 受力分析（圖2、圖3）

圖2 卡具受力分析圖

圖3 A-A，B-B 截面強度校核

A-A 截面所受最大彎矩：

Mmax=5×103×120=6×105kg.mm

A-A 截面抗彎截面模量為：

WA=54×672/6=40401mm3

A-A 截面彎曲應力：

σA=Mmax/WA=6×105/40401=14.85kg/mm2≤[σ]=16.4

卡具A-A 截面彎曲強度滿足。

B-B 截面強度校核：

B-B 截面所受最大彎矩：

Mmax=5×103×84=4.2×105kg.mm

B-B 截面抗彎截面模量為：

WB=54×703-34×503/6=33981mm3

B-B 截面彎曲應力：

σB=M m a x/W B=4.2×1 05/3 3 9 8 1=1 2.4 k g/m m2≤[σ]=16.4

卡具B-B 截面彎曲強度滿足。

5 結語

根據現場使用的情況，所研制的工具器使用效果良好，它采用高強度優質鍛壓鋁合金和優質碳素鋼制作而成，工具器輕便，結構合理，操作方便；所編寫的操作規程和作業指導書符合現場實際，可操作性強，各項技術指標符合帶電作業相關規范要求，實現了帶電更換莆惠Ⅱ、Ⅲ回線路的各種連接方式的V 串絕緣子，可作為省內220kV 線路相同塔型直線V 形串型式帶電更換應用，也作為有關帶電作業技術人員參考使用。下一步準備把主卡具上端與輔助件連接的吊點往外移，從而解決個別塔型連接無法垂直問題。另外，隨著電網建設的不斷發展，輸電線路采用雙分裂導線的截面不斷增大，應該把現有的絕緣拉板更換成絕緣拉棒，以提高絕緣材料的機械強度，適應雙分裂大截面線路的帶電更換需要。