±800 kV特高壓輸電線路帶電作業工器具改進

馬 軍

(國網甘肅省電力公司檢修公司，甘肅 蘭州 730050)

0 引言

帶電作業技術應用是保證電網安全經濟運行、提高供電可靠性和設備完好率的重要手段。近年來，國家電網公司要求大力開展帶電作業，以“能帶不停”為原則，夯實設備管理，提高設備的健康水平。±800 kV特高壓輸電線路帶電作業作為新一代電壓等級帶電作業，無成熟工器具應用經驗可借鑒，且作業次數少，作業勞動強度大，作業時間長;而作業時間越久，危險系數越大。為充分保證作業人員安全及設備安全，改進帶電作業工器具，降低作業時間，提高工作效率是很有必要的。

1 ±800 kV特高壓輸電線路帶電作業工器具應用現狀

±800 kV特高壓輸電線路具有塔體高、塔材厚、金具串長等特點，其帶電作業工器具(主要為絕緣工器具、金屬工器具)在長度及重量上都比750 kV及以下電壓等級帶電作業工器具要增加很多。目前，±800 kV特高壓輸電線路帶電作業主要有更換懸垂串、更換耐張串任意片、更換防震錘間隔棒或修補導線等項目，其作業所需金屬工器具主要為卡具及液壓操作裝置，絕緣工器具主要為絕緣承力板。在現場作業過程中，發現現有帶電作業工器具應用存在以下3方面問題。

1.1 工器具適用范圍存在局限性

±800 kV特高壓輸電線路帶電作業第1代工器具主要根據單一線路設備特點研制而成，因線路塔型不一樣，金具串型及長度也不一樣，造成研制出的金屬工器具、絕緣工器具不能適應所有±800 kV特高壓輸電線路設備，存在一定的局限性。在某些線路上常出現卡具無法固定、絕緣承力板尺寸與金具串長不匹配等問題，必須加以改進。

1.2 工器具笨重、不靈活

±800 kV特高壓輸電線路帶電作業金屬工器具材質為鈦合金(TC4)，雖是承受額定機械荷載后同比最輕的材質，但重量仍是750 kV及以下電壓等級帶電作業金屬工器具的2—2．5倍。絕緣承力拉板在滿足額定荷載及絕緣距離時，當其長度為9 m時，重量達到14 kg，與750 kV及以下電壓等級帶電作業工器具相比略顯笨重。在作業時，因工器具活動裕度小，不夠靈活，與金具連接必須嚴絲合縫才能安裝固定。

以更換直線塔懸垂串為例，絕緣承力拉板與液壓操作裝置組裝好的重量為20 kg。因重量大，地電位作業人員在將其與卡具連接時，操作困難極大;且直線塔更換懸垂單雙串用翻板卡具，在拆除絕緣子串下端均壓環時，還需控制卡具與六線聯板承力點位置一致，操作繁瑣。

1.3 液壓操作裝置連接繁瑣、行程短

第1代液壓操作裝置主要包括液壓油箱、操作機構、機械傳動絲桿。雙傳動系統絲桿裝置采用液壓+機械傳動方式，以使一個系統的失效不影響另一個系統的正常工作。但是在現場使用時，發現傳動絲桿和液壓裝置組裝受力后，時常出現液壓絲桿打壓后行程無變化，僅能依靠機械傳動將絲桿收緊;且液壓絲桿行程短，僅為200 mm，必須將機械絲桿收緊或釋放后，再配合液壓裝置打壓或泄壓，才能順利拆、裝絕緣子。

通過以上分析可知，目前帶電作業工器具存在不少問題，造成作業人員操作費時較費力。工器具可操作性不強，是造成帶電作業開展少，甚至不開展的主要原因。隨著對電網安全可靠供電要求越來越高，±800 kV特高壓輸電線路帶電作業將成為保障線路安全穩定運行的重要手段。為滿足帶電作業安全有序要求，應改進、創新帶電作業工器具樣式、結構，并應用新工藝、新技術、新材料來解決工器具操作性不強的問題。通過對工器具改進，使其更靈活，便于作業人員操作使用，從而進一步提高工作效率，降低作業人員勞動強度，大幅度提高帶電作業的安全性、靈活性和經濟性。

2 帶電作業工器具改進及應用效果

為了便于±800 kV特高壓輸電線路帶電作業的開展，避免工器具在長度及重量上增加帶來的不便，通過多次模擬帶電作業，對絕緣拉板、液壓油壺、液壓緊具、卡具等帶電作業工器具進行了多次改進和革新。改進革新后的工器具使用更加便捷，安全性能更可靠，同時能降低工作強度，提高作業速度，達到了縮短操作時間、提高工作效率的目的。

2.1 卡具改進

2．1．1 扁擔卡

扁擔卡連接于橫擔角鋼上，分別和翻板卡、懸垂串下卡配套使用，是用來更換直線單、雙串及直線轉角單、雙串絕緣子的卡具。

最初的±800 kV特高壓輸電線路帶電作業用扁擔卡(第1代扁擔卡)部件多、連接繁瑣，在起吊過程中易落物，且需要與手動機械調節絲杠(可調節量程為300 mm)配套使用。在作業時，整套工器具連接完成后，首先要使用機械調節絲杠再進行手動調節，費時費力，效果一般。

經在多種±800 kV特高壓輸電線路塔型上進行試驗研究后，在第1代扁擔卡的基礎上，研發出了第2代扁擔卡。第2代扁擔卡將原第1代的分裝部件進行了整合，形成了一體化工具。不需現場再次進行連接安裝，且不需再配套手動機械調節絲杠，可直接使用液壓操作裝置，具有工器具易用、操作簡單的特點。

經過試驗，在同樣作業人數的前提下第2代扁擔卡比第1代大約節省30 min工作時間。第1，2代扁擔卡實物分別如圖1， 2所示。

圖1 第1代扁擔卡

圖2 第2代扁擔卡

2．1．2 翻板卡

翻板卡與扁擔卡配套，是用來更換直線轉角單、雙串絕緣子的卡具。

第1代翻板卡孤度小、開合角度小，且安裝后承力點在卡具卡槽處，在使用過程中不易于隨時觀察，難安裝且易碰撞絕緣子下端瓷(傘)裙而造成絕緣子破損。

經在多種±800 kV特高壓輸電線路塔型上進行試驗研究后，研發出了第2代翻板卡。對卡具弧度、開合角度進行調整放大，使其安裝便捷，適用于所有懸垂串絕緣子，并將承力點位置調整至中心圓孔處，根據金具螺栓分別設計多種孔徑進行配套。經試驗，該卡具安裝、使用方便，且不損傷金具及絕緣子。第1，2代翻板卡分別如圖3，4所示。

圖3 第1代翻板卡

圖4 第2代翻板卡

2．1．3 懸垂串下卡

懸垂串下卡用于連接六線聯板，與扁擔卡配套，是用來更換直線單、雙串絕緣子的卡具。

懸垂串下卡是經過多次模擬帶電作業摸索、試驗，創新研制出的新產品。懸垂串下卡與翻板卡在更換直線單、雙串絕緣子的作用一致，適用于懸垂串脫串作業。但懸垂串下卡改變了傳統的提線脫串作業方法，利用掛線聯板進行脫串作業，比翻板卡重量減輕了近2/3。相比翻板卡，它更具備小巧、靈活、輕便、便于安裝等特點。經試驗，在安裝作業過程中可為等電位作業人員節省大量體力，并可節約20 min工作時間。懸垂串下卡實物如圖5所示。

2．1．4 懸垂串閉式卡

懸垂串閉式卡可連接在XWP-420，XWP-550等多種型號懸式瓷質絕緣子后，配套液壓收緊裝置用于更換懸垂串首末端任意片瓷質絕緣子。

因雙傘或三傘瓷質懸垂串絕緣子鋼腳短，與鋼錨連接后鋼錨離絕緣子傘群距離近，常規閉式卡無法正常使用。根據絕緣子之間間距小、懸垂串承受垂直荷載等關鍵問題，與生產單位聯合研發了懸垂串閉式卡。相比原耐張塔閉式卡，該卡具有薄、輕的特點，實物如圖6，7所示。

2.2 直線液壓收緊裝置改進

直線液壓收緊裝置由2部分設備組成，分別是液壓連接器和液壓操作器。該裝置用于連接絕緣拉板(桿)和卡具，在作業過程中用液壓裝置收緊、放松整體工器具，起到拆卸、安裝絕緣子的作用。

圖5 懸垂串下卡

圖6 懸垂串閉式卡

圖7 耐張塔閉式卡

第1代直線液壓收緊裝置的缺點:

(1) 油壺為金屬箱體，體積較大、笨重;

(2) 液壓收緊裝置行程較短，行程僅為200 mm;

(3) 在模擬帶電作業更換直線整串絕緣子作業時，發現液壓收緊裝置行程較緊張，裕度不夠，不能進行調節。

針對上述情況，聯系廠家技術人員研發出了第2代直線液壓收緊裝置，將油壺改為塑料箱體且減小了容量，從而減輕了重量，方便攜帶，操作靈活;將液壓行程加長至280 mm，并增加了200 mm手動部分，行程增大，調節范圍變廣。

經過試驗，相比第1代產品(見圖8)，第2代產品(見圖9，10)更加輕便、便于安裝，可節約40 min分鐘作業時間。

圖8 第1代直線液壓收緊裝置

圖9 第2代直線液壓收緊裝置液壓操作器

2.3 承力工具改進

2．3．1 絕緣承力工具

±800 kV特高壓輸電線路帶電作業承力工具有2種，分別是絕緣拉板和絕緣拉桿，均采用玻璃鋼材質。絕緣拉板作為第1代產品，寬70 mm，厚度20 mm，強度高、承受荷載大，但相對笨重;其長度分為4 m，3．5 m 2種，運輸使用不方便。

經與生產廠家溝通后，研制出了輕便、易用的絕緣拉桿。該絕緣拉桿采用φ40空心棒，長度有3．5 m，3 m和1 m 3種，兩端為金屬端頭，能滿足帶電作業垂直檔距400 m垂直荷載要求，與絕緣拉板相比重量減輕了1/3。

經試驗，絕緣拉桿相比絕緣拉板重量輕、便于安裝，節省了作業人員的體力。絕緣拉板與絕緣拉桿實物如圖11，12所示。

圖10 第2代直線液壓收緊裝置液壓連接器

圖11 絕緣拉板

圖12 絕緣拉桿

2．3．2 可調節式手動收緊裝置

±800 kV特高壓輸電線路上的懸垂串絕緣子長度不同，金具串長也不同;金具串長多為10．3—11．2 m，存在900 mm可調量程。現有液壓及手動調節裝置不能滿足使用要求，存在連接后工具過長或過短不能正常作業的情況。

在絕緣拉桿或絕緣拉板調節長度有限，且要保證導線端電氣間隙的前提下，研發了一種可調節式手動收緊裝置，其量程為400—900 mm，在均壓環下與懸垂串下卡連接配合使用，彌補了絕緣拉桿或絕緣拉板調節長度不足的缺點。經試驗，該裝置機械性能及調節范圍完全滿足作業要求。可調節式手動收緊裝置如圖13所示。

3 帶電作業工器具進一步改進建議

3.1 應用新工藝、新材料

通過應用新工藝、新材料，減少工器具的質量和體積。如用更輕便的高強度絕緣桿，減少工器具的種類，實現簡便化、輕量化，降低勞動強度。

3.2 設計研制便捷工器具

通過科學研究、合理設計，將不同塔型、不同金具型式、同類型作業的工器具通用化、簡便化、輕巧化，以提高工器具的利用率和作業效率。

3.3 編制完善帶電作業工器具使用說明書

帶電作業工器具現場使用說明書應包含作業范圍、安裝要求、機械性能、使用中應注意的問題及關鍵環節和檢查、試驗方法及要求等內容，從而強化帶電作業工器具技術管理;并要求作業人員在作業前應對照說明書檢查作業所需工器具是否合格、齊備，以保證作業人員的生命安全。

4 結束語

通過對±800 kV特高壓輸電線路帶電作業工器具的不斷改進完善，針對作業特點研制更簡單、便捷的作業工器具，并在現場實際中成功應用，極大降低了作業人員勞動強度，減少了作業時間，提高了作業效率。

帶電作業工器具仍有很大改進空間，可通過研制使用新工藝、新材料的便捷工器具，進一步擴大帶電作業工器具的應用范圍，提高操作效率，促進帶電作業水平的提升。