帶電更換10kV耐張絕緣子串組合工具的研制

【摘要】 本文針對(duì)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(yè)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(hù)檢修的難題提供了一套明確的思路。

【關(guān)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(yè)中較重要的一個(gè)工作項(xiàng)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(hù)繩與導(dǎo)線相連，另一端在絕緣繩套內(nèi)掛好，工作人員收緊滑輪車組，使耐張絕緣子串松弛，隨后對(duì)絕緣子串進(jìn)行更換。（2）緊線器法：絕緣遮蔽后，將緊線器及保護(hù)繩的另一端固定在導(dǎo)線上，絕緣繩索牽引己呈足夠松弛狀態(tài)的絕緣子串，然后脫離絕緣子串與導(dǎo)線之間的金具連接，重新對(duì)導(dǎo)線及絕緣線夾進(jìn)行絕緣遮蔽，對(duì)絕緣子串進(jìn)行更換。兩種方法所需時(shí)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(zhǎng)時(shí)間工作在絕緣斗內(nèi)，并且?guī)щ姉l件下作業(yè)，更是存在危險(xiǎn)點(diǎn)多、絕緣工具容易損耗等問(wèn)題，降低了工作人員的安全系數(shù)。

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(duì)導(dǎo)線、耐張線夾、絕緣子串及橫擔(dān)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(jì)算

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

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

（a） 懸掛點(diǎn)A較高 （b）懸掛點(diǎn)B較高

圖1 懸掛點(diǎn)A 掛有耐張絕緣子串

懸掛點(diǎn)A處的軸向應(yīng)力計(jì)算如下：

（1） 懸掛點(diǎn)A較高時(shí)：

（1）

（2）懸掛點(diǎn)A較低時(shí)：

（2）

式中：

—— 架空導(dǎo)線的水平張力，N；

——架空導(dǎo)線單位長(zhǎng)度的自重力，N/m；

——耐張絕緣子串單位長(zhǎng)度的自重力，N/m；

——耐張絕緣子串的長(zhǎng)度，m；

——相鄰兩桿塔之間的距離，m

—— 兩懸掛點(diǎn)高差角；

——兩懸掛點(diǎn)高差；

——不計(jì)耐張絕緣子串影響的架空導(dǎo)線最大弧垂，m。

運(yùn)用公式（1）和（2），計(jì)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(jù)，為工具的材質(zhì)、抗拉強(qiáng)度、連接設(shè)計(jì)等提供依據(jù)。根據(jù)宜春市10kV配電線路設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，計(jì)算耐張串絕緣子的張力值，選擇最大值為組合工具的設(shè)計(jì)值，使得設(shè)計(jì)的組合工具滿足各條線路耐張絕緣子更換的需要。

2.2 設(shè)計(jì)原理和設(shè)計(jì)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(qiáng)度鋁合金拉板4、托瓶架、卡具絲杠3、托瓶架連接孔及高強(qiáng)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(guò)高強(qiáng)度鋁合金拉板連接。卡具設(shè)有托瓶架連

接孔，后卡上裝設(shè)省力絲杠桿，用來(lái)收緊導(dǎo)線，高強(qiáng)度鋁合金拉板上帶有調(diào)節(jié)孔，根據(jù)絕緣子串長(zhǎng)度，用銷釘來(lái)調(diào)整鋁合金拉板長(zhǎng)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(qiáng)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(yè)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行加工，這種材料強(qiáng)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(huán)氧管材，因?yàn)閴航邮胶弯N鉚式都會(huì)造成脆性材料的破碎，使工具使用條件惡化。楔型連接的預(yù)張力均達(dá)到破壞值，從而保證工作荷載下不會(huì)抽出滑動(dòng)。

（4）絕緣拉桿[4]：均選用泰州國(guó)杰電力工具有限公司生產(chǎn)的達(dá)到IEC標(biāo)準(zhǔn)（等同于新國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)）的高強(qiáng)度充填泡沫絕緣管材作為主材進(jìn)行加工配置。這種材料抗拉強(qiáng)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(tài)下，只要保證有效絕緣長(zhǎng)度，不會(huì)發(fā)生閃絡(luò)事故。

2.4 翼型卡設(shè)計(jì)

前端翼形卡具（圖3）、后端翼形卡具（圖4）的組合設(shè)計(jì)。前、后端翼形卡具分別卡在導(dǎo)線耐張金具牽引板和平行掛板金具上，兩卡之間通過(guò)特制高強(qiáng)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(lái)收緊導(dǎo)線。

2.5 高強(qiáng)度鋁合金拉板設(shè)計(jì)

設(shè)計(jì)了高強(qiáng)度鋁合金拉板通過(guò)高強(qiáng)度銷釘連接，其調(diào)節(jié)長(zhǎng)度范圍為0～2 m。其特點(diǎn)在于：具有很強(qiáng)的抗拉、抗彎性能，并能通過(guò)中間調(diào)節(jié)孔調(diào)節(jié)拉板長(zhǎng)度，以滿足更換不同長(zhǎng)度耐張絕緣子串的需要。

2.6 托瓶架的配合使用

當(dāng)絕緣子為瓷質(zhì)或玻璃絕緣子時(shí)，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(zhǎng)度后就具有柔性懸垂鏈特性，因此，在絕緣子串進(jìn)行摘除作業(yè)過(guò)程中，松弛絕緣子會(huì)因?yàn)樽陨碇亓κ沟媒^緣子串發(fā)生橫向擠壓，可能產(chǎn)生絕緣子斷裂或自爆等嚴(yán)重后果，對(duì)電網(wǎng)設(shè)備和作業(yè)人員的安全構(gòu)成威脅。為此，在更換此類絕緣子串時(shí)，對(duì)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(guò)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(yè)要點(diǎn)及流程

3.1 作業(yè)要點(diǎn)

利用該裝置進(jìn)行耐張串整串更換作業(yè)的要點(diǎn)為：布置好作業(yè)前地面工器具，根據(jù)耐張串長(zhǎng)度調(diào)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(diào)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(jié)束。

3.2 作業(yè)流程

4、效果實(shí)施及對(duì)比

江西宜春電力公司經(jīng)過(guò)論證與試驗(yàn)，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(jìn)行了作業(yè)方案的評(píng)審，并在半邊山、東山變兩條輸電線路上成功應(yīng)用，完成了耐張絕緣子串的更換工作。使用組合工具對(duì)絕緣子串進(jìn)行更換耐張絕緣子串所需時(shí)間如表2所示：

組合工具的成功應(yīng)用，每年減少停電檢修停電損失幾十萬(wàn)，大大提高供電質(zhì)量和供電可靠性，不但減少了斗上作業(yè)時(shí)間，降低了絕緣工具使用率，而且提高了帶電作業(yè)實(shí)施效率和安全系數(shù)。通過(guò)本項(xiàng)目的研究，也使得本公司在10kV輸電線路耐張串檢修領(lǐng)域邁出了新的一步。

5、結(jié)論

本文在傳統(tǒng)不停電更換10kV耐張絕緣子串工藝的基礎(chǔ)上，結(jié)合先進(jìn)的工藝技術(shù)，開(kāi)發(fā)了一套用于檢修絕緣子串的組合工具，并在10kV線路上驗(yàn)證了新型組合工具的實(shí)用性與可靠性。該項(xiàng)目研究成果為解決10kV配電線路耐張絕緣子串維護(hù)檢修的難題提供了一套明確的思路。

參考文獻(xiàn)：

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

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

[3]張英云，涂佑青.最新實(shí)用金屬材料手冊(cè)[M].南昌：江西科學(xué)技術(shù)出版社，1999：312-313

[4]羅傳勇.電氣絕緣材料標(biāo)準(zhǔn)匯編[M].北京：中國(guó)質(zhì)檢出版社，2012：272-282