特高壓直流輸電線路跳線絕緣子更換器具研究

孫 超 陶留海 尹 飛 李忠民 樊建軍

（國網河南省電力公司檢修公司，河南 鄭州 450000）

0 引言

昌吉—古泉±1100kV特高壓直流輸電線路工程，起于新疆準東（昌吉）換流站，止于安徽皖南（古泉）換流站，途經新疆、甘肅、寧夏、陜西、河南、安徽六省區(qū)，線路路徑總長度約3304.7km。輸送容量1200萬kW，電壓為±1100kV。是我國乃至世界第一條電壓最高的直流輸電線路，目前尚無帶電作業(yè)方法及工器具相關研究。為提高±1100kV特高壓直流輸電線路運行維護水平，國網河南省電力公司檢修公司開展了特高壓直流線路帶電作業(yè)的技術研究，開發(fā)了耐張塔跳線絕緣子更換的工器具并在現(xiàn)場進行了試用，對特高壓直流線路的安全可靠運行具有非常重要的意義，具有明顯的經濟效益和社會效益。

1 ±1100kV特高壓直流線路耐張塔跳線絕緣子串的組裝形式

耐張絕緣子串采用550kN盤型懸式絕緣子。采用六聯(lián)耐張串每聯(lián)92片絕緣子；跳線采用160kN合成絕緣子雙聯(lián)V型跳線串。

圖1 耐張塔結構設計圖

圖2 1100kV現(xiàn)場圖

2 耐張塔跳線串更換工器具設計及計算

（1）設計方案

緊線工具額定荷重按導線機械特性曲線確定，一般情況下，可不再考慮過牽引引起的附加荷重。線路的代表擋距為600m。工具額定設計荷重P按式計算并取為整數(shù)：

式中：

S為導線的全截面積。

n為作用于工具上的導線根數(shù)。σd為帶電作業(yè)中最大導線應力。

根據(jù)線路參數(shù)，計算可得更換耐張塔跳線絕緣子工具的額定設計荷重為92.98kN。根據(jù)桿塔結構特點，研發(fā)了使用等電位作業(yè)法帶電更換±1100kV特高壓直流線路耐張塔更換跳線絕緣子作業(yè)中的抱箍、接頭螺栓、連接板、8T省力絲杠、5T軟式絕緣拉棒等組成。5T軟式絕緣拉棒可通過螺栓牢固固定在橫擔施工孔位置且垂直于引流，鋁合金抱箍卡住籠式管母，中間通過連接板及8T省力機械絲杠收緊起到提拉管母作用。整套工具由于橫擔側施工孔連接軟式絕緣拉棒最大程度避免了絲杠，連接金具等金屬部件短接絕緣子的有效絕緣長度。同時，使得整套工具能夠垂直受力，能夠高效便捷的完成更換跳線絕緣子工作。

（2）機械校核

本工具用于更換耐張雙跳線串絕緣子中的任意一串絕緣子。額定負荷50kN，動試驗負荷75kN，安全系數(shù)2.5倍。材料選擇鋁合金 LC4，CS.HB ≥ 140，「σs」=420MPa，「σb」=530MPa。最后對加工好的耐張塔跳線絕緣子更換工具進行了動負荷和靜負荷試驗，試驗結果表明工具符合DL/T 463《帶電作業(yè)用絕緣子卡具》的要求。

3 耐張塔更換跳線絕緣子帶電作業(yè)現(xiàn)場應用

2018年3月，國網河南省電力公司檢修公司在±1100kV特高壓直流線路上進行了模擬帶電試驗，塔身作業(yè)人員攜帶傳遞滑車及繩索攀爬至耐張塔橫擔處，等電位電工使用“蕩入法”進入等電位，地電位作業(yè)人員與塔下作業(yè)人員配合利用絕緣繩索，將耐張塔跳線絕緣子更換工具傳遞至橫檔位置固定懸掛牢靠，等電位作業(yè)人員與地電位作業(yè)人員配合安裝耐張塔跳線絕緣子更換工具的抱箍部分，使其管母與抱箍連接緊密可靠，隨著等電位作業(yè)人員收緊8T省力絲杠，提拉上升管母位置，跳線串不再受力后產生余量，便可開展了耐張塔跳線絕緣子更換作業(yè)。

結論

±1100kV特高壓直流輸電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、技術水平最先進的特高壓輸電工程，該工程是國家電網在特高壓輸電領域持續(xù)創(chuàng)新的重要里程碑，開啟了特高壓輸電技術發(fā)展的新紀元，對于全球能源互聯(lián)網的發(fā)展具有重大的示范作用。由于±1100kV直流特高壓噸位大，金具笨重，如何安全高效地開展帶電作業(yè)是必須面對的難題。由抱箍、接頭螺栓、連接板、8T省力絲杠、5T軟式絕緣拉棒等組成的±1100kV特高壓直流線路耐張塔跳線絕緣子帶電更換工器具，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，具有明顯的經濟效益和社會效益。

圖3 更換耐張?zhí)€絕緣子工具

圖4 更換耐張?zhí)€絕緣子現(xiàn)場