帶電更換10kV耐張絕緣子串組合工具的研制

【摘要】 本文針對帶電安裝和更換10KV耐張絕緣子串，需要多件工具，不便于桿塔作業的攜帶，工作效率低下，研制一件新型組合型工具，將功能部分合理整合成一件組合工具，提高工具使用率和壽命，為解決10kV配電線路耐張絕緣子串維護檢修的難題提供了一套明確的思路。

【關鍵詞】 帶電更換；耐張絕緣子串；組合工具

1、原因分析

帶電更換10KV耐張絕緣子串是10KV線路帶電作業中較重要的一個工作項目，通常采用兩種方法[1]：（1）滑車組法：利用絕緣繩將滑車組固定在電桿頂部，一端利用絕緣保護繩與導線相連，另一端在絕緣繩套內掛好，工作人員收緊滑輪車組，使耐張絕緣子串松弛，隨后對絕緣子串進行更換。（2）緊線器法：絕緣遮蔽后，將緊線器及保護繩的另一端固定在導線上，絕緣繩索牽引己呈足夠松弛狀態的絕緣子串，然后脫離絕緣子串與導線之間的金具連接，重新對導線及絕緣線夾進行絕緣遮蔽，對絕緣子串進行更換。兩種方法所需時間如表1所示：

以上兩種方法雖然使用的工具及操作方法均不相同，但各種方法都需要操作人員攜帶多種工具，長時間工作在絕緣斗內，并且帶電條件下作業，更是存在危險點多、絕緣工具容易損耗等問題，降低了工作人員的安全系數。

為此，宜春電力公司研制了一套新型不停電更換10kV耐張絕緣子串組合工具。組合工具中包含對導線、耐張線夾、絕緣子串及橫擔的絕緣遮蔽和更換10kV耐張絕緣子串的承力工具，便于安裝和更換10kV耐張絕緣子串。

2、組合工具的研制

2.1 耐張絕緣子串受力計算

線路中，絕緣子串是連接在導線末端并懸掛在耐張桿塔上的金具，必須滿足機械強度和電氣要求。

在更換耐張絕緣子串之前需要對絕緣子串的受力情況進行計算，把耐張絕緣子串的受力情況作為組合金具的研制依據之一。耐張串的受力情況如下圖所示：以一端聯有耐張絕緣子串為例，A、B為不等高懸點，其中A 點掛有絕緣子串，AOB為架空線，最低點為O點。計算公式如下[2]：

（a） 懸掛點A較高 （b）懸掛點B較高

圖1 懸掛點A 掛有耐張絕緣子串

懸掛點A處的軸向應力計算如下：

（1） 懸掛點A較高時：

（1）

（2）懸掛點A較低時：

（2）

式中：

—— 架空導線的水平張力，N；

——架空導線單位長度的自重力，N/m；

——耐張絕緣子串單位長度的自重力，N/m；

——耐張絕緣子串的長度，m；

——相鄰兩桿塔之間的距離，m

—— 兩懸掛點高差角；

——兩懸掛點高差；

——不計耐張絕緣子串影響的架空導線最大弧垂，m。

運用公式（1）和（2），計算各線路耐張絕緣子串承受的拉力，為組合工具的研制提供依據，為工具的材質、抗拉強度、連接設計等提供依據。根據宜春市10kV配電線路設計數據為基礎，計算耐張串絕緣子的張力值，選擇最大值為組合工具的設計值，使得設計的組合工具滿足各條線路耐張絕緣子更換的需要。

2.2 設計原理和設計思路

如圖2所示：耐張串整串更換裝置主要由牽引板卡槽及配套螺釘1、前端翼形卡主體2、后端翼形卡主體7、高強度鋁合金拉板4、托瓶架、卡具絲杠3、托瓶架連接孔及高強度螺栓8、螺釘9、墊片10組成。此卡具分前后兩卡組合使用，前卡卡在耐張金具串牽引板上，后卡掛在耐張平行掛板金具上，兩卡之間通過高強度鋁合金拉板連接?？ň咴O有托瓶架連

接孔，后卡上裝設省力絲杠桿，用來收緊導線，高強度鋁合金拉板上帶有調節孔，根據絕緣子串長度，用銷釘來調整鋁合金拉板長度。

2.3 材料的選擇

（1）緊張工具（緊線器）[3]：選用60 Cr作為主材，強度高、表面硬、摩擦小、操作省力。

（2）錨固工具（前卡和后卡）[3]：均選用LC4鋁合金作為主材，按照航空航天工業標準進行加工，這種材料強度高、比重小、重量輕，便于高空攜帶操作。

（3）接頭連接型式[3]：均采用楔型或螺旋式，不損傷環氧管材，因為壓接式和銷鉚式都會造成脆性材料的破碎，使工具使用條件惡化。楔型連接的預張力均達到破壞值，從而保證工作荷載下不會抽出滑動。

（4）絕緣拉桿[4]：均選用泰州國杰電力工具有限公司生產的達到IEC標準（等同于新國家標準）的高強度充填泡沫絕緣管材作為主材進行加工配置。這種材料抗拉強度大于624MPa/cm2，絕緣水平很高，不受潮、耐淋雨。使用這種材料可以使工具很輕，且有一定抵抗淋雨的能力，在工頻狀態下，只要保證有效絕緣長度，不會發生閃絡事故。

2.4 翼型卡設計

前端翼形卡具（圖3）、后端翼形卡具（圖4）的組合設計。前、后端翼形卡具分別卡在導線耐張金具牽引板和平行掛板金具上，兩卡之間通過特制高強度鋁合金拉板連接；卡具裝有托瓶架連接孔，后卡上還裝有省力絲杠，用來收緊導線。

2.5 高強度鋁合金拉板設計

設計了高強度鋁合金拉板通過高強度銷釘連接，其調節長度范圍為0～2 m。其特點在于：具有很強的抗拉、抗彎性能，并能通過中間調節孔調節拉板長度，以滿足更換不同長度耐張絕緣子串的需要。

2.6 托瓶架的配合使用

當絕緣子為瓷質或玻璃絕緣子時，由于絕緣子串自身具有一定的重力，在絕緣子串具有一定長度后就具有柔性懸垂鏈特性，因此，在絕緣子串進行摘除作業過程中，松弛絕緣子會因為自身重力使得絕緣子串發生橫向擠壓，可能產生絕緣子斷裂或自爆等嚴重后果，對電網設備和作業人員的安全構成威脅。為此，在更換此類絕緣子串時，對耐張絕緣子串安裝托瓶架，承托松下的耐張絕緣子串。托瓶架通過端頭的高輕度銷釘連接在翼型卡上。

3、10kV輸電線路更換耐張整串作業要點及流程

3.1 作業要點

利用該裝置進行耐張串整串更換作業的要點為：布置好作業前地面工器具，根據耐張串長度調整鋁合金拉板、吊繩、滑車等輔助工器具就位；更換裝置就位；調整、收緊絲杠；摘除絕緣子；下放、更換絕緣子，提升新的絕緣子串；絕緣子串就位，拆除工器具，工作結束。

3.2 作業流程

4、效果實施及對比

江西宜春電力公司經過論證與試驗，完成了10kV輸電線路更換耐張整串絕緣子串組合工具的研制，進行了作業方案的評審，并在半邊山、東山變兩條輸電線路上成功應用，完成了耐張絕緣子串的更換工作。使用組合工具對絕緣子串進行更換耐張絕緣子串所需時間如表2所示：

組合工具的成功應用，每年減少停電檢修停電損失幾十萬，大大提高供電質量和供電可靠性，不但減少了斗上作業時間，降低了絕緣工具使用率，而且提高了帶電作業實施效率和安全系數。通過本項目的研究，也使得本公司在10kV輸電線路耐張串檢修領域邁出了新的一步。

5、結論

本文在傳統不停電更換10kV耐張絕緣子串工藝的基礎上，結合先進的工藝技術，開發了一套用于檢修絕緣子串的組合工具，并在10kV線路上驗證了新型組合工具的實用性與可靠性。該項目研究成果為解決10kV配電線路耐張絕緣子串維護檢修的難題提供了一套明確的思路。

參考文獻：

[1]張仕民. 帶電更換10kV耐張絕緣子的方法[J].四川電力技術，2003，26（3）：29-30

[2]李博之.高壓架空輸電線路架線施工計算原理[M].北京：中國電力出版 社，2002：57-65

[3]張英云，涂佑青.最新實用金屬材料手冊[M].南昌：江西科學技術出版社，1999：312-313

[4]羅傳勇.電氣絕緣材料標準匯編[M].北京：中國質檢出版社，2012：272-282