新型導地線壓接平臺的研制

王志浩，王文超，趙學周，朱慶鋼，李英濤，梁 剛，顧澤林

（國網山東省電力公司濰坊供電公司，山東 濰坊 261021）

壓接是通過專用的壓接工具或設備產生的擠壓力，使相互獨立的導體形成永久性連接的一種工藝，通過壓接管和壓接金具，使得一根根相互分離的導地線連接起來，從而形成連接兩地、綿延數千公里的輸電線路[1]。在輸電線路運行過程中，壓接管不僅要通過電流，還要承受由于導線自重、橫風、冰雪等產生的拉力[2]。因此壓接管是輸電線路結構中極其重要的一環，但也是非常容易發生缺陷和故障的環節。如果壓接質量不合格，會導致電流通過時壓接管持續發熱，對輸電線路的供電質量和供電連續性造成不利影響。同時壓接管發熱也會降低接頭的機械強度，產生斷線風險，一旦壓接管斷裂，導地線落地，將引發一系列嚴重的次生災害[3]。

根據DL/T 5285—2013《輸變電工程架空導線及地線液壓壓接工藝規程》規定：壓接過程中鋁管相鄰兩個壓模間重疊壓接不小于5 mm；壓接后鋁管不應有明顯彎曲，彎曲度超過2%應校正[4]。目前輸電線路施工中導地線的壓接作業主要依靠作業人員手工進行，缺少現場使用的專用導地線壓接工具。而傳統壓接方式在壓接過程中，壓接管在壓接機內的水平位移和固定僅僅依靠作業人員徒手進行，容易產生壓接管轉動和前后傾斜的情況。并且壓接時相鄰兩個壓模間重疊壓接的長度僅僅依靠作業人員進行判斷，每次壓接時重疊長度難于統一，誤差較大[5]。

為解決現階段壓接過程中質量參差不齊的現狀，本文提出了一種新型導地線壓接平臺，該平臺在提高壓接質量的同時提高了壓接工作效率，并讓高空作業人員作業更省力，降低了高空作業的勞動強度，對提高電網企業的經濟效益有重要意義。

1 導地線壓接平臺研制

1.1 導地線壓接平臺整體設計

新型導地線壓接平臺主要包括固定支架模塊、壓接機傳動模塊和位移測量模塊3 部分。新型導地線壓接平臺各部分組成和結構圖分別如圖1、圖2所示。

圖1 新型導地線壓接平臺結構組成

圖2 新型導地線壓接平臺結構圖

如圖1和圖2所示，固定支架模塊將導地線的兩端支撐并緊固住，保證導地線在壓接過程中以及壓接機移動過程中均處于固定平直狀態；壓接機傳動模塊保證壓接過程中壓接機沿導地線方向筆直平滑地傳動；位移測量模塊固定在底座上，準確測量壓接機的位移量，保證精準壓接。

新型導地線壓接平臺在工作時，兩端支撐固定導地線，中間壓接機根據測得的位移量通過傳動軌道對導地線進行精準壓接。

由于導地線壓接施工一般為野外作業和高空作業，電動驅動會增加驅動電機和電源等部分，大幅增加設備復雜程度和重量，增加維修成本和操作的時間成本，所以本裝置主要通過機械操作。

1.2 固定支架模塊設計

固定支架模塊分為支架單元和導地線固定單元。

支架單元采用可伸縮結構，在具備支撐導地線功能的同時，還具備升降功能，原因是壓接機對導地線壓接時，下模具會在壓力作用下上升，同時帶動壓接管和導地線抬升。此時若支架部分固定不動，則導地線在壓接瞬間會出現高度差，也就是導地線不再是平直的，這樣導致壓接管彎曲；若支撐部分具有一定的升降功能，在壓接時下模具帶動壓接管和導地線抬升時，壓接機兩端導地線也能隨之抬升，就能避免壓接管彎曲的情況。液壓支架設計圖與實物圖如圖3所示。

圖3 液壓支架

導線固定單元作用是固定導地線，保證導地線在壓接時處于平直的直線狀態，不發生轉動和偏移。在輸電線路中，壓接管主要分為2種，一是兩基桿塔檔距內用于連接相互獨立的兩根導地線的接續管；二是耐張桿塔耐張絕緣子上用于連接導地線和引流線的耐張線夾和引流板。因此，固定部分應該既可以固定導線，也可以固定鋼錨環。本文將導地線固定部分和鋼錨環固定部分分開設計，將導地線固定部分作為常用狀態，當須要固定鋼錨環時，再將鋼錨環固定部分插入導地線固定部分中，實現功能的轉換。

導地線固定裝置設計圖和實物圖4所示。

圖4 導地線固定裝置實物圖

鋼錨環固定裝置設計圖和實物圖如圖5所示。

1.3 壓接機傳動模塊設計

壓接機傳動模塊的作用是實現壓接機沿導線方向的平滑移動。根據功能需求，本文將壓接機傳動模塊分為壓接機傳動連接單元、導軌單元。

壓接機傳動連接單元將液壓型壓接機與傳動的相關軌道連接從而實現壓接機的移動。為提高日常使用的可靠性和穩定性，壓接機傳動連接單元采用將壓接機與連接體焊接的連接方式，從而實現壓接機沿軌道的移動。壓接機焊接示意圖如圖6所示。

圖6 壓接機焊接示意圖

導軌單元作用是使壓接機沿著導地線直線移動，同時，設計軌道驅動搖輪與壓接機傳動模塊連接，實現壓接機的驅動操作。軌道驅動搖輪如圖7所示。

圖7 軌道驅動搖輪

1.4 位移測量模塊設計

壓接機相鄰兩次壓接的重疊部分稱為疊模，導地線壓接工藝規程中對疊模長度有明確要求，疊模過長或過短都會影響壓接管的彎曲度，本文通過使用高精度位移測量模塊實現壓接機的準確移動。位移測量模塊根據功能需要應包含刻度尺、傳感器、數顯裝置，為了與壓接機傳動部分配合，將刻度刻在平臺底座上代替刻度尺。

傳感器由動尺和定尺組成，如圖8所示。

圖8 位移測量傳感器

位移測量傳感器由定尺與動尺上的發射極和接收機組成，通過位移與相位的關系可得到壓接機的位移量[6]，壓接機工作時單位時間T內的位移變化量如圖9所示。

圖9 壓接機單位時間位移變化量

設兩開孔中心軸線之間的間距為T，電極的數目為2N（N=1,2,3…），兩尺的相對位移為x，當發射極板用初相位各差1/4周期的正弦波驅動時，便可得到定尺上接收極信號。

1.5 整體組裝

按照設計圖對導地線壓接平臺各部件進行組裝形成實物圖，導地線壓接平臺設計圖和實物圖分別如圖10所示。

圖10 導地線壓接平臺實物圖

2 試驗驗證

2.1 室內試驗驗證

本文選擇LGJ-400 導線和相應規格的壓接管，使用本文研制的新型導地線壓接平臺進行壓接測試，對壓接彎曲情況進行測量。試驗現場如圖11所示。

圖11 導地線壓接平臺試驗圖

試驗結果如表1所示。

表1 導地線壓接平臺試驗室內試驗結果

2.2 現場試驗驗證

為測試導地線壓接平臺的實際應用效果，本文將該壓接平臺應用為山東濰坊境內220 kV 坊福線017#、036#、052#和 220 kV 濰鐵線 037#、063#、069#（均為耐張塔）施工改造現場中。每一基桿塔兩側的每相導線的耐張線夾和引流板都須要進行壓接，然后將耐張線夾和引流板用螺栓連接，才能使桿塔兩側孤立的導線連接成連續通電的輸電線路。六基耐張桿塔共須要進行36次耐張線夾壓接和36次引流板壓接。在6 基桿塔的耐張線夾和引流板全部壓接完畢后，小組成員在每基塔上隨機選擇耐張線夾和引流板各三處進行壓接效果統計，統計結果如表2、表3、表4、表5所示。

表2 220 kV坊福線耐張線夾壓接彎曲度統計表

表3 220 kV濰鐵線耐張線夾壓接彎曲度統計表

表4 220 kV坊福線引流板壓接彎曲度統計

將220 kV坊福線、220 kV濰鐵線耐張線夾壓接彎曲度繪制成折線圖如圖12所示。

圖12 220 kV坊福線、220 kV濰鐵線耐張線夾壓接彎曲度折線圖

將220 kV坊福線、220 kV濰鐵線引流板壓接彎曲度繪制成折線圖如圖13所示。

圖13 220 kV坊福線、220 kV濰鐵線引流板壓接彎曲度折線圖

由實驗結果可知，本導地線壓接平臺可適用于LGJ-400/35、LGJ-300耐張線夾及引流板的壓接作業中，并且壓接彎曲度小于2%，符合預期。

3 結束語

本文提出了一種通用型導地線壓接平臺，導地線壓接平臺后，工作效率提高的同時還大大提高了導線壓接的質量，避免了壓接彎曲度不達標，重新壓接的環節。

該導地線壓接平臺的使用讓高空作業人員作業更省力，大大降低了高空作業的勞動強度。作業人員可以將更多的精力放到安全保障工作中，減小了高空墜落的概率，從而有助于現場安全的把控。