四分裂導線雙聯耐張絕緣子串更換工具的研制

言大偉，汪勇軍，楊珂，王成，錢卡娜

（國網浙江省電力公司杭州供電公司，杭州310009）

經驗交流

四分裂導線雙聯耐張絕緣子串更換工具的研制

言大偉，汪勇軍，楊珂，王成，錢卡娜

（國網浙江省電力公司杭州供電公司，杭州310009）

分析了更換輸電線路四分裂導線雙聯耐張串傳統作業方法的缺點，改良現有工具后仍存在不足。為此，結合絕緣子串兩側對稱受力的設計思路，利用先進的結構和材料，研制了新的更換工具及相應的作業方法。比較了傳統法、改進法和新方法，確定新工具的作業方法在安全性、靈活性、可靠性方面為最佳，經過實際操作的檢驗，證明可有效提高作業效率。

四分裂導線；雙聯耐張串；更換工具；作業方法

由國網杭州供電公司負責運行和檢修的高壓輸電線路中，有95%以上的耐張絕緣子串使用玻璃瓷瓶，在雷擊過電壓、污穢等外界因素作用下易發生自爆，導致輸電線路絕緣水平降低，必須及時更換[1-2]。隨著供電能力要求的提高，輸送容量大、輸電損耗小、振動能力弱的四分裂導線開始替代雙分裂導線被部分220 kV輸電線路采用。

近幾年，新建或技術改造后的220 kV耐張塔已開始使用四分裂導線雙聯絕緣子串裝置，因其結構特殊以及四分裂導線組合張力大，現有工具對裝置不適應[3]，耐張串更換比較困難，導致更換難度大、停電作業時間長，更換工作一直較少進行。為此，有必要開發研制安全、輕巧、可靠的更換工具并制定相應的作業方法，以方便更換四分裂導線雙聯耐張絕緣子串。

1 傳統作業方法

1.1 四分裂導線雙聯耐張絕緣子串結構特點

四分裂導線雙聯耐張串由2串約4 t級懸式絕緣子及連接金具組成，導線可采用4×LGJ-400，最大特點是采用了橫擔側水平聯板和導線側豎直聯板，如圖1所示。不在同一平面上的聯板分別安裝大刀卡具后，由于導線側無法提供水平受力點，大刀卡具、絲杠和鋼絲繩的緊線裝置難以使用。

圖1 四分裂導線雙聯耐張絕緣子串

1.2 存在的問題

采用手扳葫蘆結合緊線器的作業方法（以下稱傳統法）對耐張絕緣子串進行更換時，出線操作人員沿平梯至導線端，與在橫擔上的操作人員配合將4副組裝好的手扳葫蘆、緊線器就位，同時收緊4副葫蘆，將手扳葫蘆與緊線器間的裝置機械荷載轉移到葫蘆上后進行更換。該方法存在以下主要問題：

（1）與大刀卡具固定在聯板上的情況不同，手扳葫蘆掛鉤穿過橫擔檢修孔，緊線器夾在導線上，需要把導線收緊200 mm以上，才能使兩者之間的絕緣子及連接金具達到松弛狀態。導線收緊超過200 mm，水平張力大大增加[4]，試驗線路子導線收緊后張力將增加30%～40%，用于收緊導線的承力工具要考慮收緊后的導線張力進行規格選擇。

（2）4副手扳葫蘆要同時收緊且盡量均勻，一旦操作不當，絕緣子受力不均，會使橫擔側的聯板產生旋轉，收緊效果差；且收緊距離長的子導線會產生不平衡，引起間隔棒錯位后扭曲變形，因此作業前需提前拆除檔距內的所有間隔棒。

（3）平梯、4副手扳葫蘆和緊線器集中布置在耐張串兩側，使操作人員作業空間狹小。收緊距離長且需兼顧4副手扳葫蘆的受力均勻，使操作復雜度增加，容易導致操作人員疲勞，造成安全意識松懈。用傳統方法對多條線路不同桿塔更換絕緣子串的時間進行統計，平均約5 h。

不難發現，由于無法在絕緣子串兩端的聯板上都提供導線收緊方向的受力點，導致受力點外移，致使收緊距離加大。因此需要設計簡便快捷的作業工具，使受力點重新回到聯板上，同時減少工器具的數量。

2 新的作業工具

2.1 現有工具改良

利用輸電線路更換耐張絕緣子作業中使用的翼型卡具，為豎直聯板提供水平受力點，通過絲杠、鋼絲繩與固定在水平聯板上的大刀卡具相連構成緊線裝置（以下稱改良法），如圖2所示。

改良法的缺陷是卡具單側受力，在兩側不平衡的受力系統中容易使瓷瓶串彎曲產生擠壓，同時卡具螺栓連接處承力較大，強度難以保證，而且翼型卡具自重較大。

2.2 新工具的研制

通過分析比較，決定采用兩側受力系統研制新工具。

2.2.1 橫擔側聯板的月牙形卡具

橫擔側聯板卡具設計如圖3所示，該卡具主體是2個可拆分的平行布置的片狀結構，呈月牙形，通過螺栓進行組合。主體延伸段的兩端各設置1個貫穿的螺孔，通過螺栓連接可拆卸接頭。為了承受導線張力并削弱較高的應力集中，主體采用對承受荷載有利的圓弧形結構[5]；端部的距離470 mm與聯板水平邊長度450 mm相當，主要考慮端部連接絲杠后不接觸非更換串絕緣子，同時提供更換串最大力臂。

圖2 改良法使用狀態

圖3 橫擔側聯板卡具設計

2.2.2 導線側聯板的新翼型卡具

借鑒現有導線側卡具解決豎直聯板缺乏水平方向著力點的方法，同時考慮工具的通用性和輕便性，研制可分離式的新翼型卡具，設計如圖4所示。該卡具采用卡腿板和卡具主體分離的設計（螺栓連接），利用主體卡住聯板，卡腿配合聯板檢修孔用螺栓固定住卡具。為了增強卡腿板關鍵受力部位的強度（如減輕卡腿板與主體連接處的壓力），采用上下兩側添加加強筋[6]加固和前端弧形設計，能較好地避免與聯板、碗頭掛板等金具碰撞磨損。

分離設計的優點是只需要更換卡腿板便可滿足不同型號聯板的作業。常用型號的聯板尺寸如表1所示。

圖4 導線側聯板卡具設計

表1 常用型號的聯板設計尺寸

聯板檢修孔距及卡腿更換示意如圖5所示。

圖5 聯板檢修孔距及卡腿更換

2.2.3 選材及制造

結合工作經驗及相關資料，選材范圍如表2所示。

表2 選材范圍

從表2可以看出，鋁合金7075-T6材料在強度及重量方面表現出了整體的優越性，因此選為新工具材料。委托工藝精良的廠家制造后，對成品施加2倍額定載荷（160 kN），持續10 min，無損傷，無可視變形，滿足更換絕緣子串機械強度的要求[7]。新工具成品如圖6所示。

圖6 新工具成品

3 新的作業方法

新的作業方法以絕緣子串為中心，對稱設計的卡具配以絲杠與鋼絲繩，實現了絕緣子串兩側受力，通過調節絲杠縮短聯板之間的距離，使得絕緣子串處于松弛狀態，從而達到更換絕緣子的目的。新方法使用狀態如圖7所示。

圖7 新方法使用狀態

由于卡具材質輕便且本身采用鏤空設計，整套裝置可以在地面組裝后用絕緣繩傳遞至塔上，安裝時將月牙形卡具固定在橫擔側二聯板上，新翼型卡具固定導線側二聯板上，二者之間通過絲杠與鋼絲繩相連。操作時手搖絲杠轉動扳手收緊兩側卡具至受力均勻，待耐張絕緣子串松動后，拔掉兩端W銷、待更換絕緣子串脫落至下方安裝好的絕緣子托瓶架上，再進行新串的更換工作。

4 作業方法比較

4.1 安全性

傳統法在狹小作業空間中布置復雜繁重的工器具，操作安全性較低。此外，該方法收緊距離超過200 mm，才能將手扳葫蘆與緊線器間的絕緣子及連接金具承擔的機械荷載轉移到葫蘆鏈條上，整套裝置承擔水平張力大，需要選擇高規格的承力工具。

改良法與新作業方法都在聯板上找到了水平受力點，收緊距離大大減少。但改良法的卡具單側受力，瓷瓶串會向受力側彎曲產生擠壓，而且卡具螺栓連接處受力較大，強度難以保證，因此難以滿足安全性能的要求。

新作業方法是將絕緣子串兩側收緊，收緊距離較短，僅約20 mm，只需要使絕緣子串松弛即可更換。由于對稱均勻受力且收緊距離小，操作省力，工器具安全裕度大。而且工器具數量減少，重量也大大降低，出線操作人員可以坐在另一串絕緣子上進行操作，安全性能好。

4.2 靈活性

傳統法的作業過程操作復雜，需要操作4副手扳葫蘆并隨時檢查受力情況，收緊距離大，靈活性低。

改良法的工器具簡單，只需要用絲杠和鋼絲繩連接固定在兩側聯板上的卡具，收緊距離小，靈活性提高，但單側受力、卡具易發生轉動，同時一體化設計的聯板卡具存在自重較大且通用性差的缺點，只適用于特定聯板的作業。

新作業方法工器具布置簡單，與改良法相比兩側受力較為均勻，而且分離式設計的新翼型卡能針對不同型號的聯板配置相應的卡腿，靈活性大大加強。

4.3 時效性

傳統法操作不當可能會對聯板、間隔棒甚至導線造成損傷，而且作業時間太長，約需5 h。改良法作業時間縮短約一半，但不對稱受力對絕緣子、卡具等造成安全隱患。新作業方法對絕緣子、金具、導線不會造成損傷，且作業時間明顯縮短，僅需1 h 40 min，時效性良好。

4.4 應用效果

工具問題是造成更換四分裂導線雙聯耐張絕緣子串安全可靠性低的主要因素，即往往通過閉形卡具更換其中的劣化絕緣子，避免整串更換。使用新工具之后，由于在作業安全性、靈活性、時效性[8]方面顯著提升，工具因素導致的更換問題已得到解決，達到了預期效果。

5 結論

采用新工具和新作業方法更換四分裂導線絕緣子串，具有以下優點：

（1）對220 kV四分裂導線雙聯耐張串進行整體更換，通過卡具、絲杠、鋼絲繩的對稱組合裝置使絕緣子串兩側均勻受力，導線牽引距離小（僅為20 mm），施工簡便，安全可靠。

（2）鋁合金卡具采用分離式設計，拆裝方便，并且更換部件即可適應不同型號聯板，通用性強；能夠更換卡具中間的任意絕緣子和金具（除與卡具相連的金具）；在滿足《電力安全工作規程》要求的組合間隙條件下，可以帶電更換四分裂導線雙聯耐張桿絕緣子串。

（3）使用整套工具并制定作業指導書，滿足國家標準和行業標準的各項安全要求，有效縮短了更換絕緣子串的時間，提高了工作效率和線路的可靠性，經濟效益和社會效益顯著。

[1]DL/T 741-2001架空送電線路運行規程[S].北京∶中國電力出版社，2001.

[2]國家電網公司.架空送電線路管理規范[S].北京：中國電力出版社，2006.

[3]付軍.更換500 kV線路雙聯耐張絕緣子串工具研制[J].湖北電力，2007，31（6）∶16-17.

[4]孫鑫茂，劉新平，謝小松.帶電更換500 kV線路四聯耐張串絕緣子[J].上海電力，2007（2）∶207-208.

[5]張四國，齊延平，何玉寶.單跨復合圬工圓弧拱受力特性分析研究[J].城市道橋與防洪，2013（6）∶238-243.

[6]劉曉波.機車車體結構中加強筋的合理設計[J].機車電傳動，2008（1）∶42-44.

[7]國家電網公司.電力工器具通用技術條件[S].北京∶中國電力出版社，2002.

[8]趙志修.改進的翼型卡具在配電網帶電作業中的應用[J].浙江電力，2013，32（11）∶63-65.

（本文編輯：徐晗）

Development of Tool for Replacing Strain Twin Suspension Strings on Four-bundle Conductors

YAN Dawei，WANG Yong jun，YANG Ke，WANG Cheng，QIAN Kana
（State Grid Hangzhou Power Supply Company，Hangzhou 310009，China）

This paper analyzes disadvantages of traditional method for replacing strain twin suspension strings on four-bundle conductors.There are still disadvantages after the existing tools improvement.On this basis, combining with design idea that insulator strings wear bilateral symmetric force，new replacement tool and corresponding working method are developed using advanced structure and material.This paper compares the traditional method，improved method and the new method and then determines that the working method of the new tool is of superior safety，flexibility and reliability.The practical work demonstrates that the new method can effectively improve work efficiency.

four-bundle conductor；strain twin suspension strings；replacement tools；working method

TM752+.2

：B

：1007-1881（2014）06-0063-04

2014-04-22

言大偉（1987-），男，浙江杭州人，輸電線路高級工，從事輸電線路運行檢修維護工作。