輸電線路耐張塔更換第一片絕緣子工器具的研制

唐崇旺　曾文遠　汪志剛　李輝　許文韜

摘要：特高壓線路在設計之初采用了更為先進的技術與理念，線路導線、絕緣子串、金具等設備型號和組裝方式與以往不同，這些都導致現有工器具無法適用，制約了特高壓帶電作業的安全開展。鑒于此，開展了特高壓輸電線路耐張絕緣子更換工器具的研究。在輸電線路耐張塔的第一片絕緣子出現問題時，現有的帶電作業絕緣子更換工器具無法完成該單片絕緣子的更換，其只能更換除第一片絕緣子外的單片絕緣子。現根據對±800 kV賓金、復奉、錦蘇三大直流特高壓輸電線路絕緣子型式和線路荷載的調研，設計出適用于更換±800 kV特高壓直流輸電線路耐張塔第一片（導線側或橫擔側）絕緣子的工器具，該工器具安裝方便，使用可靠，經濟效益好。

關鍵詞：特高壓直流輸電線路;帶電作業工器具;第一片絕緣子;缺陷;更換

中圖分類號：TM75;TM84 ? ?文獻標志碼：A ? ?文章編號：1671-0797（2022）02-0024-05

DOI：10.19514/j.cnki.cn32-1628/tm.2022.02.007

0 ? ?引言

我國能源的產地與能源的需求地分布極不均衡，因此特高壓輸電在我國西電東送和全國聯網中發揮著重要作用。我公司負責運行維護湖南地區±800 kV復奉、賓金、錦蘇、祁韶等4條輸電線路日常巡視及檢修工作。特高壓輸電線路在湖南電網中占據著關鍵地位，其意義非常重大：一是政治線，特高壓線路是西電東送的重要走廊之一，直接關系到國家能源戰略布局;二是經濟線，每年帶來近百億千瓦時清潔能源，創造了巨大的社會經濟和生態環境效益。若特高壓線路出現故障停運導致電網解列，將造成大面積停電等難以承受的后果，而傳統停電檢修已遠遠不能滿足高標準的特高壓線路的運維要求[1-5]，因此必須以帶電作業的技術手段來保障特高壓線路安全穩定運行和清潔能源持續供給。

特高壓線路在設計之初就采用了更為先進的技術與理念，線路導線、絕緣子串、金具等設備型號和組裝方式與以往不同[6-7]，主要表現在：一是耐張絕緣子串的掛線型式有三聯串或四聯串，串間距離和絕緣子型號都發生了變化，現有方法和工器具不再適用于耐張絕緣子的更換，所用工器具均具有異型特點，市場無成品購買;二是導線、金具等設備型號發生變化，導線截面為900 mm2和1 250 mm2，線路荷載大幅提高，需轉移荷載的作業工器具的機械強度要求也應大幅提高[8]。這些都導致現有工器具無法適用，制約了特高壓帶電作業的安全開展，因此亟需開展特高壓輸電線路耐張絕緣子更換裝備的研究[9]。

在輸電線路耐張塔導線側或橫擔側的第一片絕緣子出現問題時，現有的帶電作業絕緣子更換工器具無法完成該單片絕緣子的更換，其只能更換除第一片絕緣子外的單片絕緣子，所以本文的研究可以解決輸電線路耐張塔導線側或橫擔側第一片絕緣子更換的問題，該工器具安裝方便，使用可靠，經濟效益好。

1 ? ?輸電線路耐張塔更換第一片絕緣子工器具研制的流程

本文通過調研絕緣子型式和線路荷載，確定了卡具結構、尺寸、荷載等關鍵技術參數，并通過力學仿真進行薄弱點優化，從而研制出了通用性強、質量輕、荷載大的±800 kV特高壓直流輸電線路耐張塔任意單片絕緣子更換卡具[10]。研制的技術路線如圖1所示，本文的研究內容主要包括以下幾點：

（1）現場調研：調研架空輸電線路結構，對缺陷類型及具體原因進行統計分析;調研現有的耐張塔任意單片絕緣子更換技術及成套設備并進行技術研究及分析。

（2）裝備研發與關鍵技術研究：根據±800 kV特高壓直流輸電線路結構尺寸及調研結果，進行更換卡具結構設計。

（3）工具仿真計算及優化：對所設計工具建立仿真計算模型，對模型施加荷載，分析工具受力情況，進而進行工具結構優化。

（4）裝備加工：根據優化設計后的結構，采用質量輕、強度高的材料制作更換卡具。

（5）工具試驗：對所生產的工器具在專用試驗設備上進行電氣及力學性能試驗。

（6）工具現場試用：在實際線路或模擬線路上對所研制工器具進行現場試用，收集使用結果。

2 ? ?±800 kV特高壓直流輸電線路的通用結構研究

本文對于以往建成的±800 kV特高壓線路的通用結構展開了調研，對其缺陷類型及具體原因進行了統計分析;調研了現有的耐張塔任意單片絕緣子更換技術及成套設備并進行了技術研究及分析[11-13]，得知絕大多數±800 kV特高壓線路耐張塔的絕緣子串都是盤形懸式絕緣子三聯雙掛點耐張串，如圖2所示。

在±800 kV輸電線路耐張塔導線側或橫擔側的第一片絕緣子出現問題時，現有的帶電作業絕緣子更換工器具無法完成該單片絕緣子的更換，實際上第一片絕緣子目前還沒有相應的更換工器具，鑒于此，本文設計了一種工器具，用于解決輸電線路耐張塔導線側或橫擔側第一片絕緣子更換的問題。根據設計結果與現場實際情況，研制出了通用性強、質量輕、荷載大的適用于更換±800 kV特高壓直流輸電線路耐張塔第一片絕緣子的工器具，并現場試用。

3 ? ?輸電線路耐張塔更換第一片絕緣子工器具的研制

通過調研±800 kV賓金、復奉、錦蘇三大直流特高壓輸電線路的絕緣子型式和線路荷載，確定了絕緣子卡具結構、尺寸、荷載等關鍵技術參數。根據調研結果，設計適用于更換±800 kV特高壓直流輸電線路耐張塔第一片（導線側和橫擔側）絕緣子卡具。

3.1 ? ?橫擔側更換第一片絕緣子工器具

輸電線路耐張塔橫擔側更換第一片絕緣子工具由橫擔側的端部卡具、液壓絲桿、絕緣子閉式卡三大部件組成，端部卡具、閉式卡由鈦合金鑄造而成，端部卡具、閉式卡兩側通過液壓絲桿相連，橫擔側端部卡具可根據橫擔側聯板尺寸設計。輸電線路耐張塔橫擔側端部卡具示意圖如圖3所示，輸電線路耐張塔橫擔側更換第一片絕緣子工具示意圖如圖4所示。

如圖5、圖6所示，橫擔側端部卡具需要整體卡入聯板1處，下半部分卡入聯板上施工掛孔2處，通過螺栓固定卡具于聯板上，擰緊螺栓后左右晃動，確定卡具是否已經與聯板緊密連接。

在第二片瓷瓶上安裝閉式卡前卡，使閉式卡前卡與瓷瓶鋼帽只能左右搖晃，不能前后活動。調節液壓絲桿，使得左右兩個絲桿長度保持一致，保證受力均勻。液壓絲桿受力后，第一片瓷瓶卸力，可更換輸電線路耐張塔橫擔側第一片絕緣子。

3.2 ? ?導線側更換第一片絕緣子工器具

輸電線路耐張塔導線側更換第一片絕緣子工具由導線側的端部卡具、液壓絲桿、絕緣子閉式卡三大部件組成，端部卡具、閉式卡由鈦合金鑄造而成，端部卡具、閉式卡兩側通過液壓絲桿相連，導線側端部卡具可根據導線側聯板尺寸設計。輸電線路耐張塔導線側端部卡具示意圖如圖7所示，輸電線路耐張塔導線側更換第一片絕緣子工具示意圖如圖8所示。

如圖9所示，將橫擔卡下半部分卡入聯板上螺栓1處，使卡具主體的掛孔卡入聯板的螺栓1下半部分，再將橫擔卡上半部分閉合，將上半部分的掛孔卡入聯板的螺栓上半部分，擰緊橫擔卡卡具上下部分的閉合螺栓，左右晃動一下，使卡具牢牢固定在聯板的螺栓上。

在第二片瓷瓶上安裝閉式卡后卡，使閉式卡后卡與瓷瓶鋼帽只能左右搖晃，不能前后活動。連接液壓絲桿，使得左右兩個絲桿長度保持一致，保證受力均勻。液壓絲桿受力后，第一片瓷瓶卸力，可更換輸電線路耐張塔導線側第一片絕緣子。

3.3 ? ?輸電線路耐張塔更換第一片絕緣子工器具受力分析

對所設計的輸電線路耐張塔更換第一片絕緣子工器具建立仿真計算模型，對模型施加荷載進行仿真，分析工具受力是否合格，并根據受力情況進行工具結構優化[14-16]。結果表明，輸電線路耐張塔更換第一片絕緣子工器具受力分析合格。

4 ? ?現場試用

在培訓現場對該輸電線路耐張塔更換第一片絕緣子工具進行試用，結果表明該工具受力正常，使用效果良好，安全可靠。2021年10月28日，在±800 kV賓金線對耐張塔更換第一片絕緣子工具進行現場試用，結果表明，該工具能很好地對該耐張塔第一片瓷瓶卸力，從而順利更換輸電線路耐張塔橫擔側和導線側第一片絕緣子。試用情況如圖10所示。

5 ? ?結語

在輸電線路耐張塔導線側或橫擔側的第一片絕緣子出現問題時，現有的帶電作業絕緣子更換工器具無法完成該單片絕緣子的更換[17-20]，其只能更換除第一片絕緣子外的單片絕緣子。對此，本文可以解決輸電線路耐張塔導線側或橫擔側第一片絕緣子的更換問題，該耐張塔更換第一片絕緣子工器具安裝方便，使用可靠，經濟效益好，具有極高的應用價值，可在全國范圍內普遍推廣。

該工器具可以應用于±800 kV特高壓直流輸電線路帶電作業中，工器具推廣后，產生了以下效益：方便帶電作業人員更換±800 kV特高壓直流輸電線路耐張塔第一片絕緣子，從而穩定安全轉移導線荷載，降低作業人員勞動強度，簡化操作步驟，不僅可以提高檢修效率，還可以節省大量人力、物力。

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收稿日期：2021-11-17

作者簡介：唐崇旺（1993—），男，湖北人，碩士研究生，助理工程師，研究方向：輸電線路設備在線診斷。