±1 100 kV特高壓直流輸電線路鋁合金線夾聯(lián)板卡的研制

馬 志 陶留海 趙 龍 劉 琦

（國網(wǎng)河南省電力公司檢修公司，河南鄭州450000）

0 引言

昌吉—古泉±1 100 kV特高壓直流輸電線路工程是目前世界上電壓等級最高、輸送容量最大、輸送距離最遠(yuǎn)、技術(shù)水平最先進(jìn)的特高壓輸電工程。該工程是國家電網(wǎng)在特高壓輸電領(lǐng)域持續(xù)創(chuàng)新的重要里程碑，刷新了世界電網(wǎng)技術(shù)的新高度，開啟了特高壓輸電技術(shù)發(fā)展的新紀(jì)元，對于全球能源互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展具有重大的示范作用，目前尚無帶電作業(yè)方法及工器具相關(guān)研究。

1 研究目的

鑒于特高壓在電網(wǎng)中的重要地位，一旦投入運行很難停電進(jìn)行檢修。因此，帶電作業(yè)作為特高壓電網(wǎng)運行檢修的重要技術(shù)手段，對確保特高壓電網(wǎng)安全、穩(wěn)定、可靠運行具有重要意義。重點解決適用于實際工程的具有針對性及差異化帶電作業(yè)技術(shù)參數(shù)、工器具裝備研制、典型作業(yè)項目作業(yè)方式研究以及現(xiàn)場安全作業(yè)規(guī)程等方面問題，最終能形成直接指導(dǎo)現(xiàn)場實際的帶電作業(yè)方法及研制開發(fā)大噸位帶電作業(yè)工器具，對在國網(wǎng)公司范圍內(nèi)全面推廣±1 100 kV特高壓直流輸電線路帶電作業(yè)實際應(yīng)用，保障線路安全穩(wěn)定運行具有重要意義，具有明顯的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。

2 1 100 kV直流線路懸垂絕緣子串的組裝型式

直線塔懸垂串絕緣子采用“V”型串，夾角85°（圖1），直線轉(zhuǎn)角塔采用“L”型串，夾角100°，分別為2×300 kN、2×420 kN、2×550 kN、3×420 kN、3×550 kN復(fù)合絕緣子。

圖1 直線塔懸垂絕緣子示意圖

3 ±1 100 kV特高壓直流輸電線路鋁合金線夾聯(lián)板卡創(chuàng)新點

±1 100 kV古泉線特高壓直流輸電線路是世界上最高電壓等級的首條直流特高壓輸電線路，目前尚無帶電作業(yè)方法及工器具相關(guān)研究，本主張主要創(chuàng)新點有：

（1）一端利用橫擔(dān)側(cè)懸垂連扳為卡具的錨固點，另一端利用導(dǎo)線鉤鉤住導(dǎo)線，收緊液壓絲杠后，將絕緣子的垂直荷載轉(zhuǎn)移到本裝置上，此時進(jìn)行導(dǎo)線懸垂線夾更換作業(yè)。使用本裝置后，高空帶電更換導(dǎo)線懸垂線夾的勞動強度大大降低，作業(yè)時間縮短，工作效率提高。

（2）本套提線工具采用鈦合金制造，在縮減了工具自身體積的同時提高了工具的機械強度，減輕了工具的重量，降低了作業(yè)風(fēng)險，提高了工作的安全性。

（3）機械校核：本卡具用于更換直線塔懸垂線夾，安全系數(shù)2.5倍。最后對加工好的懸垂線夾更換工具進(jìn)行了動負(fù)荷和靜負(fù)荷試驗，結(jié)果表明工具符合DL/T 463—2006《帶電作業(yè)用絕緣子卡具》的要求。

4 卡具設(shè)計及材料選擇

4.1 設(shè)計要求

按照Q/GDW 1799.2—2013《國家電網(wǎng)公司電力安全工作規(guī)程線路部分》和DL/T 875—2004《輸電線路施工機具設(shè)計、試驗基本要求》規(guī)定，輸電線路的設(shè)計、研制、改進(jìn)、制造必須滿足以下條件：

（1）施工機具設(shè)計應(yīng)采用標(biāo)準(zhǔn)化零部件，并應(yīng)力求結(jié)構(gòu)輕巧、拆裝方便。

（2）無明顯屈服現(xiàn)象的材料，對特殊載荷，安全系數(shù)應(yīng)不小于1.85。

（3）受壓桿件失穩(wěn)臨界載荷與最大工作荷載之比應(yīng)符合：其他金屬鍛件不小于1.5，金屬鑄件不小于4.5。

（4）磨損后不得出現(xiàn)違反國家及電力行業(yè)安全、勞保、衛(wèi)生、環(huán)保等規(guī)定以及違反國家標(biāo)準(zhǔn)、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)有關(guān)規(guī)定的情況。

4.2 材料選擇

金屬材料的力學(xué)性能是零件設(shè)計和選材時的主要依據(jù)，常用的力學(xué)性能包括強度、塑性、硬度、沖擊韌性、多次抗沖擊力和疲勞極限等。承力工具在選材上大體采用優(yōu)質(zhì)鋼、合金鋼和高強度鋁鈦合金。

通過對幾種材料的對比分析，優(yōu)質(zhì)鋼和合金鋼由于造價較低而被廣泛使用，雖然高強度鋁鈦合金造價較高，但出于電力行業(yè)對于安全生產(chǎn)的極高要求，以及其在強度、沖擊性能、整體質(zhì)量較輕巧等方面的優(yōu)勢，高強度鋁鈦合金為最優(yōu)選擇（圖2）。

5 耐張塔帶電作業(yè)現(xiàn)場應(yīng)用

2018年3月，國網(wǎng)河南省電力公司檢修公司在±1 100 kV特高壓直流線路上進(jìn)行了應(yīng)用，塔身作業(yè)人員攜帶工器具攀爬至直線塔橫擔(dān)處，等電位電工利用“吊籃法”進(jìn)入等電位，并在地面電工配合下安裝導(dǎo)線線夾更換工具。開展了±1 100 kV直流線路帶電更換導(dǎo)線懸垂線夾檢修作業(yè)，使用新型鋁合金線夾聯(lián)板卡圓滿完成作業(yè)項目（圖3）。

圖2 鋁合金線夾聯(lián)板卡加工圖

圖3 鋁合金線夾聯(lián)板卡現(xiàn)場使用情況

6 結(jié)語

±1 100 kV特高壓直流輸電線路鋁合金線夾聯(lián)板卡設(shè)計理念合理，構(gòu)思新穎，實用性強，具有專用部件少、易組合、方便攜帶、使用簡單、重量輕等優(yōu)點，使用安全系數(shù)高，填補了國內(nèi)±1 100 kV特高壓直流線路帶電作業(yè)領(lǐng)域直線塔懸垂串導(dǎo)線線夾更換工器具的空白。現(xiàn)場試用效果良好，對特高壓直流線路的安全可靠運行具有非常重要的意義，具有明顯的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。