帶電安裝防風偏支撐絕緣子的專用夾鉗設計及應用

梁煒，楊鶴，曾東

（嘉興電力局，浙江嘉興314033）

電力施工

帶電安裝防風偏支撐絕緣子的專用夾鉗設計及應用

梁煒，楊鶴，曾東

（嘉興電力局，浙江嘉興314033）

針對110 kV線路9722上字型直線鐵塔橫擔長度無法保證特殊氣象條件下的安全運行間隙的情況，提出采用帶電作業通過專用夾鉗將防風偏支撐絕緣子固定在導線與塔身中間的設計思路，研制了帶電安裝防風偏支撐絕緣子的專用夾鉗，具有操作方法簡單、效率高、適用性廣泛等優點，并在帶電線路上成功安裝，取得了良好的效果。

110 kV；帶電作業；專用夾鉗；支撐絕緣子；防風偏

1 存在的問題

為保證電網的安全、可靠、穩定運行，嘉興電力局在執行國家電網公司十八項反措要求過程中，發現110 kV線路9722上字型直線塔2.0 m上橫擔在側向強風和雷電特殊氣象條件情況下存在導線及絕緣子偏向塔身的現象，造成導線和塔身間的安全距離減小，引起線路風偏閃絡故障。由于9722型塔具有結構穩定、節省線路走廊，造價較低等優點，嘉興電網在2001年前投運的110 kV線路中廣泛采用該塔型。若采用更換為2.3 m上橫擔等常規的停電整改措施，工作量大、停電周期長，將嚴重影響供電可靠性。

2 解決方案

針對上述問題，通過對9722上字型直線塔及絕緣子性能分析，提出了帶電安裝支撐絕緣子的構想。通過設計制作輸電線路帶電作業導線線夾安裝夾鉗，將防風偏合成絕緣子與導線、塔身底座有效組合，通過防風偏支撐絕緣子使導線與塔身保持固定的安全距離。9722直線塔塔頭結構見圖1，長度單位為mm，帶電安裝設計思路見圖2。

2.1 安裝防風偏支撐絕緣子

加裝的防風偏支撐合成絕緣子由專業合成絕緣子生產廠家提供，能保證支撐絕緣子的各項指標滿足設計、運行要求。

圖1 9722直線塔塔頭結構

圖2 安裝支撐絕緣子設計思路

防風偏支撐合成絕緣子由導線端線夾金具、支撐絕緣子、塔身連接底座成套組成，結構如圖3所示。主要技術參數為：額定電壓110 kV、額定抗壓力≥40 kN、結構高度1 620 mm。

圖3 防風偏支撐絕緣子

2.2 研制帶電作業導線線夾安裝夾鉗

由于廠家提供的防風偏支撐絕緣子與導線聯接時無法進行帶電操作，嘉興電力局研制了輸電線路帶電作業導線線夾安裝夾鉗。安裝夾鉗的操作原理是：利用杠桿原理，先將夾鉗開口調至合適位置，將導線線夾包裹住，通過夾鉗開口的2個定位端對導線線夾進行準確定位，確定緊固位置后利用絲桿扭力對夾鉗進行緊固，進而對導線線夾增加一個下壓外力，使得導線線夾與導線完全緊密，同時利用銷釘專用套管將插銷插入導線線夾后，再松開夾鉗，依靠導線線夾專用橡膠塊自身膨脹力將插銷固定，完成導線線夾開口壓合。該專用工具由如下構件組成：

（1）絕緣操作桿：由2.0 m加強型絕緣操作桿（長度可根據輸電線路電壓等級選定）、0.5 m特殊防滑波紋絕緣桿操作手柄和夾鉗配套的專用接頭組成。

（2）導線端線夾專用夾鉗：由轉動型雙絲桿（正反螺紋結構）、夾鉗頭部定位尼龍柱、絲桿接頭等組成，如圖4所示。

圖4 安裝導線線夾的專用夾鉗

（3）銷釘安裝專用工具：由絕緣操作桿、銷釘專用套管、銷釘固定橡膠圈等組合。

3 導線受力計算及試驗

3.1 導線受力計算

根據輸電線路帶電作業導線線夾安裝夾鉗專用工具的設計構思及使用原理，對9722上字型直線塔上橫擔導線進行受力分析，保證防風偏支撐絕緣子受力在容許范圍內并留有安全裕度。

上橫擔導線主要受到垂直方向與水平方向2個力，由于上橫擔導線垂直力主要由導線懸垂掛點的絕緣子承擔，對防風偏支撐絕緣子受力影響可以不考慮。本設計主要針對水平風荷載作用下通過加裝防風偏支撐絕緣子，使導線與塔身保持足夠的安全間隙，故主要考慮水平方向的力。設定水平風荷載力為Wx，支撐絕緣子作用力為N，根據水平風荷載公式：

式中：Wx為垂直于導線及地線方向的水平風荷載標準值；α為風壓不均勻系數，根據設計基本風速，當校驗桿塔電氣間隙時，α隨水平檔距變化取0.75；βc為500 kV和750 kV線路導線及地線風荷載調整系數，僅用于計算作用于桿塔上的導線及地線風荷載（不含導線及地線張力弧垂計算和風偏角計算），βc按規定取1.0；μz為風壓高度變化系數，基準高度為10 m的風壓高度變化系數取0.62；μsc為導線或地線的體型系數，線徑小于17 mm或覆冰時（不論線徑大小），取1.2，線徑大于或者等于17 mm，μsc取1.1，故μsc取1.1；d為導線或地線的外徑或覆冰時計算外徑，分裂導線取所有子導線外徑的總和，取0.216 m；Lp為桿塔的水平檔距，取300 m；В為覆冰時風荷載增大系數，5 mm冰區取1.1，10 mm冰區取1.2，本公式中取1.1；θ為風向與導線或地線方向之間的夾角，取90°；W0為基準風壓標準值；V為基準高度為10 m時的風速，取27 m/s。

將已知數據代入公式（1）和公式（2）中算得：

對導線加裝支撐絕緣子處進行受力分析，見圖5。其中Wx為導線所受水平風荷載；G為導線垂直荷載；T為合成絕緣子對導線的拉力；N為支撐絕緣子對導線的支撐力。本文主要考慮支撐力N，故垂直荷載可不進行計算，則：

圖5 導線加裝支撐絕緣子處受力分析

9722型直線塔塔型圖及相關參數如圖6所示，參數單位均為mm，可以得出：

cosφ=1 599/1 717=0.93.

將已知數據代入公式（3），得：

16.63-N×0.93=0，

N=16.63/0.93=17.88 kN.

滿足支撐絕緣子的出廠額定荷載40 kN。

圖6 計算參數示意

3.2 試驗

2012年10月，國家電力器材產品安全性能質量監督檢驗中心對輸電線路帶電安裝防風偏支撐絕緣子工具進行了外觀、抗彎靜負荷、工頻耐壓等項目的檢測，檢測結果符合《帶電作業工具、裝置和設備預防性試驗規程》（DL/T 976-2005）和《電力安全工器具及小型施工機具預防性試驗規程》（Q/GDW-11-42-2010）相關條款的要求，具體數據為：操作桿承受132 N集中負荷，持續1 min，卸載后無可視的變形和裂紋等現象；絕緣操作桿1 000 mm耐受工頻電壓220.1 kV，持續1 min，未出現閃絡、擊穿及明顯發熱現象。

4 現場應用

作業開始前，作業人員首先對絕緣子串的長度進行安全距離校核，根據相關規程，110 kV線路最小安全距離應不小于1.1 m。按照帶電作業相關要求，編制帶電安裝防風偏支撐絕緣子施工方案和作業程序卡，并在退役線路上反復模擬安裝，不斷優化、改進作業工器具和作業流程。

帶電安裝防風偏支撐絕緣子采用地電位作業方式，由3名作業人員完成。作業人員將已組裝成套的防風偏支撐絕緣子用絕緣繩起吊到導線安裝位置，通過絕緣繩將絕緣子的線夾金具固定在導線上，并安裝好與塔身相連的絕緣子底座；塔上作業人員用已與導線端線夾專用夾鉗整體相連接的絕緣操作桿鉗夾住導線的線夾，通過轉動型雙絲桿旋轉絕緣操作桿，使導線線夾開口壓合；另一作業人員用絕緣桿立即將專用套管里的固定銷釘穿入線夾內，旋松專用夾鉗雙絲桿使絕緣子導線端線夾壓板松弛反彈并固定住銷釘，然后撤回操作桿和絕緣繩，檢查確認導線端線夾、銷釘、底座連接牢固正確無誤后，分別下塔，整個安裝過程至此完成。

近年來，嘉興電力局已多次在110 kV雙河線、南湘線等線路對9722上字型直線塔帶電安裝了防風偏支撐絕緣子，與停電更換2.3 m上橫擔等常規整改措施相比，提高了供電可靠性，填補了技術空白，取得了較好的經濟和社會效益。

5 結語

實踐證明，新型的防風偏支撐絕緣子專用夾鉗采用的作業方案合理、結構科學、操作簡便、適用性強，可以應用于9722上字型鐵塔防風偏整改工作。同時根據輸電線路其他塔型結構和導線、絕緣配置，可進一步改進帶電安裝防風偏支撐絕緣子的作業方法和成套帶電作業專用工具，對特殊氣象條件下的導線與桿塔電氣距離不足等安全隱患進行整改，具有廣泛的推廣應用前景。

[1]國家電網公司組編.帶電作業操作方法第1分冊，輸電線路[M].北京：中國電力出版社，2009.

[2]劉鴻文.材料力學（第4版）[M].北京：高等教育出版社，2004.

[3]國家電網安監[2009]2664號.電力安全工作規程（線路部分）[S].北京：中國電力出版社，2009.

[4]GB 50545－2010.110 kV～750 kV架空輸電線路設計規范[S].北京：中國電力出版社，2010.

（本文編輯：徐晗）

Design and Application of Special Clamps for Live Installation of Anti-wind Deflection Supporting Insulators

LIANG Wei，YANG He，ZENG Dong
（Jiaxing Electric Power Bureau，Jiaxing Zhejiang 314033，China）

The length of 9722 upward-formed pole arm of tangent suspension tower of 110 kV lines can not ensure the safe operation clearance under circumstance of in special climate conditions.The paper proposes to adopt the design idea of fixing the anti-wind deflection supporting insulators between the line and tower by use of special clamps，and develops special clamps for live installation of wind-proof supporting insulators，which is characterized by simple operation，high efficiency and broad applicability.The clamps are successfully installed on live lines and turn out to be quite effective.

110 kV；live-line work；special clamp；supporting insulator；anti-wind deflection

TM752+.2

：B

：1007-1881（2013）07-0081-04

2012-11-19

梁煒（1966-），男，浙江平湖人，工程師，主要從事輸電線路管理工作。