帶電處理輸電線路金具系列工具的研制與應用

云南電網有限責任公司昆明供電局 趙 宇 張孝祖 李海順 侯建勛 梅耕寧 張 梁

帶電作業是目前電力作業的重要手段，但作業過程中存在著巨大的安全風險，會對電力系統的穩定、操作人員的生命都產生巨大威脅。因此在帶電作業過程中使用合適的工具就顯得極為重要，必須緊隨帶電作業技術發展做好工具研發，滿足不同種類線路的帶電作業需要，為操作人員提供足夠的安全保障，推動電力行業的穩定發展。

對輸電線路的狀態檢測工作中，使用帶電作業可避免因檢測工作影響正常電路運行和確保電力系統的服務。但帶電作業是一項嚴格的技術措施，由于作業過程中電路仍在運行，因此可能有觸電的危險，是一種比較危險的工作模式[1]。如工作過程中操作不達標，操作人員、區域供電、輸電線路運行、其他生產生活都會受到影響。如果操作人員因為操作失誤或因工具存在問題，會受到嚴重的電擊并嚴重威脅他們的生命安全。

由于帶電作業具有明顯的危險性，所以確定帶電作業的關鍵技術參數和選擇合適的工具對完成帶電作業極為重要。必須要保證工具滿足最小的絕緣長度，尤其是對1000kV高壓交流電路，工具必須要給操作人員足夠的保護。

1 輸電線帶電作業安全問題原因分析

帶電作業環境風險。由于輸電線路帶電作業本身就有極高的危險性，所以如果現場的環境較復雜就會增加作業過程中的風險。比如周圍的天氣情況、地形、通信線路、交通等問題都會影響帶電作業的開展。所以在進行帶電作業工作開始前，操作人員需勘察周圍的情況，掌握現場交通，以便制定合適帶電作業計劃。例如做好天氣的預測并配備風速儀等裝置，了解現場的環境情況，避免在大風、大雨、大雪等情況作業，如作業過程中出現極端天氣要停止帶電作業。

工具管理問題。輸電線路現場的安全防護，不僅需做好個人防護工作，也要通過做好工具管理保證帶電作業的安全。但很多操作人員缺少對工具的管理意識，缺少對工具的定期檢查和保養，容易導致工具老化和損壞，從而影響作業過程中的安全；其次，也缺少完善的工具管理制度，工具缺少完善的資料，也缺少作業前的工具檢查意識，就容易造成工作中的隱患。

帶電作業操作隱患。目前所有的帶電作業工具都是絕緣工具，工具使用材料的絕緣水平決定了工具的絕緣效果。但是一些工具可能有絕緣不達標、損壞的情況，就會導致操作人員在作業過程中出現意外。還有一些工具設計不合理，就不能達到理想的作業效果，不符合帶電作業的標準，將會引發安全事故。

2 當前的新型帶電作業金屬工具

2.1 帶電作業對工具的要求

由于超高壓、特高壓輸電線路的電壓等級極高且線路檔距較大，導線分裂也較多，絕緣子串長度和噸位都較大，因此對作業工具提出了非常高的要求[2]。一般情況下，都需選擇滿足線路最小有效絕緣長度，比如提線工具就要同時滿足線路荷重要求的大噸位、軟質絕緣的要求。金屬卡具也要結合電路的特點對工具的結構進行優化，滿足工作過程中的要求，減輕作業人員的工作強度，目前已發展出帶有液壓傳動裝置的緊線工具。

對于帶電作業下的工具選擇，首先需有極高的絕緣性，滿足電壓等級的要求，以及具備極高的耐氣候性能；其次，工具需具備足夠的機械強度，能適應特高壓電路的導線、金具的自重、線路檔距增大工作需要，避免作業器件出現損壞。而為提升施工的靈活性，帶電作業工具必須輕便，比如為應對不同長度的絕緣子串，配套工具需要長度更大、體積更合理，但也要能控制工具的重量，適應運輸便利性、操作靈巧性的要求；最后，對于一些特殊工具必須具備較高的通用性。

2.2 直線懸垂線夾U型螺栓補加緊固工具

輸電線路的直線懸垂線夾U型螺栓補加緊固工具加入了傳動裝置，包括尾部手轉式操作柄，組合絕緣式操作桿，該工具的傳動裝置能夠180°旋轉懸掛裝，并能夠與特制的螺栓儲存套筒、螺栓進緊固裝置同時使用，特制螺栓套筒內部中可存放螺栓、彈簧墊、平墊，達到緊固螺栓和遠距離補加的作用。通過使用地位帶電作業的方法，可解決電力系統中存在的導線懸垂線夾U型螺栓松動和脫落的問題。在完成U型螺栓的補加工作后，工具的轉向裝置可替換為循環棘輪緊固扳手，以保證對螺栓的緊固。

該工具經過對懸垂線夾U型螺栓的補加和緊固，體現出了使用方法簡單、操作靈活的特點，且有較高的工作效率。工具在設計時使用了絕緣材料，能最大程度保證帶電作業的安全性和地位帶電絕緣作業的電氣絕緣要求，并具有良好的通用性，在任何天氣情況下都能開展工作[3]。通過對地位帶電帶零件的補充，可避免臨時停電、保證作業的安全，極大程度上保證了線路的可靠性，能創造較高的經濟收益和社會效益。

2.3 多功能帶電噴涂工具

該工具包括操作頭、伸縮式絕緣操作桿和操作機構，其中操作頭使用了專用卡瓶器，通過伸縮式操作桿和卡瓶器相連，然后通過后部操縱機來帶動卡瓶器內罐的操作，之后就可以將防腐材料近距離涂抹在金具上。該工具也能滿足帶電作業的工作要求，可保證工作的安全距離，實現間接帶電工作。工作中可有效解決并聯間隙銹蝕、燒傷、金具銹蝕和防震錘的銹蝕需要，通過帶電作業即可修復。使用該工具能夠在憎水性的環境中使用，完成對電力設備的帶電噴鋅，保證電力設備的穩定。

2.4 多角度耐張引流板螺栓緊固工具

耐張引流板螺栓的方向比較多，具有橫線路方向、斜線路方向、順路方向等不同的方向。為此，通過在扳手上設置3個轉向點，其中頭部轉向點可使用套筒橫向旋轉，為便于調節角度，目前的工具可橫向旋轉180°；針對電力系統實際工作情況，工具可進行多角度、多點固定，解決螺栓角度和套筒角度不協調的問題。對于中部轉向點，能夠使用扳手進行多角度旋轉，調節套筒在扳手上的方向，有效解決了螺栓扭矩的要求，滿足了順線路穿向螺栓的安裝需要。使用該工具也解決了工作人員引流的安全距離不能達到要求的難題，通過底部旋轉點和絕緣操作桿相連，作業人員可推拉操縱桿讓套筒旋轉，從而帶動引流板螺栓旋轉。使用該工具提升了工作現場的便捷性，保證地位帶電緊固不同穿向耐張引流板螺栓的要求。

2.5 絕緣金屬卡具

帶電作業的絕緣金屬卡具研制需結合線路絕緣子參數的結構和特點，由于特高壓線路的絕緣子串荷載范圍一般在210～550kN，所以根據設計的原則，絕緣卡具的額定負荷應在60～145kN[4]。目前國內的超、特高壓線路中，所使用的直線金屬卡具包括I型、V型、雙串，耐張絕緣子串包括雙聯或多盤式絕緣子?？筛鶕煌慕^緣子串形式以及連接金具結構的特點，使用不同的絕緣子更換工具。通過使用金屬卡具能更好地完成傳遞噸位的工作，滿足作業人員現場工作的要求。對于大噸位的金屬工具，主體材料主要包括鈦合金，以及使用新型切割工藝進行加工，為方便作業人員更高效地傳遞導線的負荷，卡具中還包括了液壓裝置和機械絲，滿足收放拉桿的需要。

3 未來輸電作業工具的研發方向

目前國內在特高壓輸電線路的作業上已有大量的研究，全新的工具可滿足現場工作的需求，包括走線、導線檢查、等電位等金屬工具，工具的功能比較全面，而且針對800kV直流特高壓線的帶電作業中，帶電作業工具也具有很高的應用價值。在今后的研究中，應繼續加強針對高海拔地區的工具研發，深入研究高海拔地區的線路特性，利用工具保證帶電作業的安全。還需繼續加強高強度柔性絕緣材料的研究，制作更多的軟質柔性絕緣吊拉工具。對于等電位工具的研究中應加強輕型化、機械化裝置的研究，提升檢測工具的智能性。作業設備中，還需進一步研究直升機等設備在作業中的作用，以及加強其他大型機械的研究，驗證工作性能。

綜上，在對輸電線路進行帶電作業的過程中，必須做好防護工作，操作人員需選擇合適的工具，保證作業過程中的安全。研發人員應充分分析帶電作業的情況，做好研發工作，滿足當前帶電作業需求，并著眼于未來，針對新型輸電系統、高原輸電環境下帶電作業工具做好研發，將操作人員的風險降到最低。