新型絕緣子鎖緊銷拔銷器的研制

陳忠華，鄔韋華，沈佳

（國網浙江省電力公司杭州供電公司，杭州310000）

新型絕緣子鎖緊銷拔銷器的研制

陳忠華，鄔韋華，沈佳

（國網浙江省電力公司杭州供電公司，杭州310000）

輸電線路在長時間運行后絕緣子會出現自爆、零值、閃絡等損傷情況，需要對絕緣子進行更換，絕緣子型號眾多、結構不同，更換過程中部分絕緣子鎖緊銷不易拔出。為此，對輸電線路更換絕緣子工作中存在的問題進行分析，研制出一種輕便、通用、操作簡便、安全可靠的新型絕緣子鎖緊銷拔銷器，取得了良好的應用效果。

輸電線路；絕緣子；鎖緊銷；拔銷器；荷載；約束

在輸電線路檢修中，目前使用的絕緣子鎖緊銷（分為R型銷和W型銷）拔銷工具主要有老虎鉗、10寸或12寸扳手等。用老虎鉗只能拔出部分絕緣子的R型銷，用扳手又容易將鎖緊銷敲出。再者，2種工器具都為直線形狀，在拔防污型絕緣子鎖緊銷時，沒有拔銷操作的空間，更換輸電線路防污型絕緣子存在一定的困難。

隨著杭州電網新線路逐年增多，線路上使用玻璃、瓷質絕緣子及合成絕緣子[1-2]種類和型號也在增多，在檢修人員數量有限情況下如何能夠更快速、有效、安全地更換自爆、破損瓷及合成絕緣子的問題已日益突出。部分鎖緊銷無法順利拔出，影響了更換絕緣子的工作，迫切需要研制一種新型的拔銷工具。

1 不同拔銷器的探究

1.1 現有拔銷工具的不足

目前經常使用的拔銷方式有：W型銷使用扳手端部敲出，R型銷使用老虎鉗夾出。這2種傳統的拔銷方式存在以下問題：

（1）在R型銷拔出過程中，鉗夾的方式會造成鎖緊銷表面的鍍鋅層受到損傷，防腐蝕能力下降，使其使用壽命減少。

（2）在W型銷拔出過程中，由于扳手敲擊的不平衡力易造成銷子變形，壽命減少；同時由于敲出過程中缺少保護，易使W型銷從槽中脫落，造成高空墜物。

（3）由于防污型絕緣子大裙邊將鎖緊銷完全遮住，傳統的2種工具在操作時易被裙邊卡住，缺少操作空間，強行操作易造成絕緣子破損。

1.2 直角和圓弧形拔銷器的設計

針對絕緣子大裙邊致使拔銷空間狹小而影響拔銷工作的問題，設計了直角形拔銷器。利用力方向的轉化，可以在裙邊外發力，拔出R或W型鎖緊銷。使用直角形拔銷器進行拔銷操作，成功轉變拔銷時力的方向，更加省力、便捷、快速地將鎖緊銷拔出；同時改變原有鉗夾拔銷方式，減小了對R型銷的損傷。

經成品實際使用后，發現直角形拔銷器尚存在以下缺點：

（1）對于部分防污型絕緣子，無法完全消除裙邊帶來的影響，部分大裙邊絕緣子鎖緊銷仍無法順利拔出；

（2）在拔出鎖緊銷時，需要不斷變換受力點位置，時間較長；

（3）在拔出W銷時由于受力不均，仍會使其變形。

針對防污型絕緣子裙邊對于拔銷的影響，又設計了圓弧形拔銷器，在更換防污絕緣子時可以成功避免裙邊的影響，但這種設計的拔銷器只是解決了R銷的拔銷問題。

為了能夠同時解決大裙邊絕緣子R銷、W銷的拔銷問題，在圓弧形設計的基礎上進行了改進，設計出S型拔銷器，如圖1所示。

圖1 S型拔銷器

1.3 S型拔銷器的設計

使用S形設計[3]，在拔除R銷時的拔銷可成功躲過大裙邊影響（如圖2所示）；同時將出力方向轉化為水平方向，在拔銷時更加省力。

使用S形設計的拔銷器在拔出W銷時，將受力方向轉化為垂直方向，同時接觸點插入W銷內（如圖3所示），保持了受力的穩定。

圖3 針對W銷使用形式效果

綜合以上分析，S形拔銷器可以有效解決絕緣子大裙邊影響；同時將受力方向成功轉變，使拔銷更加省力、快速；另外，S形拔銷器可同時解決R銷和W銷的拔銷問題。

為解決鎖緊銷拔出過程中鎖緊銷損傷的問題，從結構上進行設計，將拔銷器針對R銷端采用長方形設計，另一端設計為M形，以便使其與W銷接觸面更好地貼合，從而起到保護的作用。

2 數模分析

2.1 幾何圖形和網格

針對所設計的S型拔銷器，利用相關力學分析軟件分析了拔銷器在載荷下的應力情況，并得出相應力學性能結論。

考慮到數模分析的準確性，需要對建模中相關幾何圖形和網絡進行相關設置（如表1所示）。多次試驗得知，網格精細度設置為-100將得到粗糙的網格、快速的計算以及可能明顯不準確的結果；設置為+100將得到精細的網格、耗時的計算以及準確程度最高的結果。為了充分考慮準確度，設置精細度為+100。

表1 拔銷器相關參數

2.2 材料數據

通過查詢45號鋼力學性能參數得出表2，材料應用方面滿足以下條件：線性——應力與壓力成正比；常量——所有特性都與溫度無關；均勻——特性在零件的所有部分均相同；各向同性——材料特性在所有方向均相同。

表2 45號鋼力學性能參數

2.3載荷和約束

載荷（如表3所示）和約束力（如表4所示）分別作用于零件的特定區域。本次數模試驗荷載和約束力分別施加在拔銷器的上、下2個端點（在表中分別為上、下2個數值），實際應用中拔出絕緣子鎖緊銷的最大使用力不大于9 N。

表3 載荷作用力

表4 約束反作用力

2.4 試驗數據分析

表5列出了本分析生成的所有結構受力，包括：等效應力、最大主應力、最小主應力、變形效應、安全系數，通過取值（最大值、最小值）分析使用過程中受力是否滿足要求。

安全系數通過對可延展材料應用最大等效應力失敗原理來計算得出，應力限制由材料的拉伸屈服強度指定。

應用分析軟件進行應力分析，可知相應的應力情況，歸納后得出S型拔銷器結構受力最小值、最大值（表5所示），對比45號鋼力學性能參數（如表2），通過分析可以發現，該設計采用45號鋼能滿足力學性能要求，可以使用。

表5 S型拔銷器結構受力值

3 實際使用效果

從仿真模型上可以看出，新型拔銷器具備實用性強、結構設計[4]合理、外觀美觀等特點。針對不同型號絕緣子和鎖緊銷，均能有效地進行拔銷工作，實際操作簡便。圖4為拔出R銷示意、圖5為拔出W銷示意。

圖4 S型拔銷器拔出R銷示意

圖5 S型拔銷器拔出W銷示意

使用S型拔銷器，在R型銷拔出過程中，通過插入其上端空隙敲出的方式，成功消除了老虎鉗鉗夾方式對于鎖緊銷表面鍍鋅層的損傷，起到了保護作用。M形設計可以與鎖緊銷W截面相貼合，消除了不平衡力帶來的變形問題；在敲出鎖緊銷時，拔銷器端部與碗頭接觸，倒W截面將鎖緊銷卡住，保證鎖緊銷不會掉出。使拔銷更加省力便捷，縮短了拔銷時間。

新型絕緣子拔銷器能夠一次性成功地拔出各類型號絕緣子的鎖緊銷，減少了線路停電的時間，為線路盡早恢復送電提供了保障，提高了線路供電的可靠性。同時，新型絕緣子拔銷器的使用能大大減少對鎖緊銷的損壞，從而也間接降低了更換損壞鎖緊銷的成本。

4 結語

S型絕緣子鎖緊銷拔銷器從設計研制到實物投入后試用，已有1年多時間。經過使用證明拔銷器結構設計合理，實用性能強、可靠性高、強度大、耐久性好，是一種輕便、通用、操作簡便、安全可靠的新型絕緣子拔銷器，提高了一次性拔出各種型號絕緣子鎖緊銷的成功率和輸電線路檢修人員工作的效率，降低了檢修人員桿上作業的時間，從而減少了高空作業的危險性，對提高電力企業的安全生產具有重要意義。

[1]王建華．電氣工程師手冊[M]．3版.北京：機械工業出版社，2006.

[2]邱志賢．高壓復合絕緣子[M]．北京：中國電力出版社，2006．

[3]許發越.模具設計與制造實用手冊[M]．北京：機械工業出版社，2005．

[4]陳驥．鋼結構穩定理論與設計[M]．北京：科學出版社，2003．

（本文編輯：楊勇）

Development of New Pin Puller of the Insulator Connection Pin

CHEN Zhonghua，WU Weihua，SHEN Jia
（State Grid Hangzhou Power Supply Company，Hangzhou 310007，China）

After long operation of transmission lines,there may be explosion,zero value and flashover on insulator.Therefore，the insulators need to be replaced.The insulators are different in types and structures，so the connection pin can not be easily pulled.Hence，the paper analyzes problems in replacing insulators on transmission lines.A kind of portable，common，convenient in operation，safe and reliable pin puller of insulation connection pin is developed，the use of which has achieved favorable result.

transmission line；insulator；connection pin；pin puller；load；restrict

TM755

：B

：1007-1881（2014）01-0026-04

2013-07-04

陳忠華（1985-），男，吉林長春人，工程師，長期從事輸電線路工程技術工作。