輸電線路耐張單串前卡工具的改進研發(fā)

林軍 LIN Jun

（國網(wǎng)四川省電力公司廣元供電公司，廣元 628000）

0 引言

目前我國輸電線路中常用的單串耐張線夾有兩種，一種是螺栓型耐張線夾，另一種是液壓式耐張線夾。雖然這兩種線夾在一定程度上能夠保障輸電線路運行的穩(wěn)定性，但不能完成所有耐張絕緣子串的檢修，因此，開發(fā)出一套能解決液壓型耐張線夾絕緣子串檢修的組合工器具方式。針對目前輸電線路耐張單串絕緣子檢修中經(jīng)常出現(xiàn)的緊線工具工器具無法有效匹配的問題，需結(jié)合輸電線路發(fā)展的特點，以及智能化、高速化、標準化的檢修要求，研究出更加安全、可靠、先進的壓型耐張線夾絕緣子串檢修的工器具組合，以實現(xiàn)對耐張絕緣子串檢修“應(yīng)修必修、修必修好”，在降低工作成本的基礎(chǔ)上，提升作業(yè)的安全性。基于此，開展輸電線路耐張單串前卡工具的改進研發(fā)的分析研究就顯得尤為必要。

1 傳統(tǒng)輸電線路單串耐張線夾存在的不足

按照近年來，輸電線路故障排查的結(jié)果，在進行輸電線路耐張單串絕緣子檢修過程中，引起安全事故、檢修人員傷亡、設(shè)備損壞的主要原因是采取了不合理的施工工藝，或者是使用了不匹配的緊線工器具。比如：通過放線來代替緊線，具體方法為：機動絞磨+轉(zhuǎn)向滑車組+緊線鋼絲繩，該方法的主要特點是檢修工器具比較笨重，費時費力，緊線工器具系統(tǒng)復雜而且重量大，非常不利于人力運距較遠的工作點，緊線工器具與絕緣子串的組裝示意圖如圖1所示。

圖1 緊線工器具與絕緣子串的組裝示意圖

從圖1 能夠看出，絕緣子的水平受力方向和緊線鋼絲繩在實際工作狀態(tài)下，受力方向之間具有一定的夾角，尤其是連接點的導線在三個不同方向拉力的情況下，能夠形成對導線的剪切力，從而形成金鉤，致使導線發(fā)生永久性損傷。此外，緊線鋼絲繩組裝成工作狀態(tài)時和絕緣子串之間呈現(xiàn)出的夾角，若在完全代替絕緣子串張力時，無法避免需要回收額外的過牽引長度。尤其是在小檔距的孤立檔，緊線時一旦超過設(shè)計標準的過牽引將會造成嚴重的倒塔斷線和人員傷亡，因此，需要對其進行全面系統(tǒng)的改進，以提升檢修的安全性，助力我國智能化輸電線路穩(wěn)定發(fā)展。

2 輸電線路耐張單串前卡工具改進研發(fā)思路

由于傳統(tǒng)的專用工器具難以完成對所有耐張絕緣子串的全面檢修，急需研發(fā)出一套能夠有效解決傳統(tǒng)工器具存在不足的先進組合工器具。在實際的改進研發(fā)中需要結(jié)合當?shù)剌旊娋€路的特點，綜合考慮生產(chǎn)成本、穩(wěn)定性、可靠性、技術(shù)承載力等。尤其是針對輸電線路耐張單串絕緣子檢修中出現(xiàn)的緊線工器具難以有效匹配的問題，需要找到一種更加科學、合理的解決方案，研究出更加先進、更加安全可靠的輸電線路耐張單串絕緣子檢修工具器組成，以達到“應(yīng)修必修，修必修好”的檢修目的，在降低工作成本的基礎(chǔ)上，保障檢修人員的人身安全。為更好地達到這一目的，在實際的改進研發(fā)中應(yīng)嚴格遵循以下思路：

思路一：結(jié)構(gòu)簡單，滿足國家電網(wǎng)對輸電線路檢修工器具的通用技術(shù)條件的要求，可靠性高。能夠完美滿足國家電網(wǎng)對于輸電線路檢修工器具的技術(shù)條件要求。這種思路旨在確保輸電線路耐張單串絕緣子檢修工具器的可靠性和穩(wěn)定性，從而在使用過程中避免出現(xiàn)任何可能的故障或問題。

思路二：適用范圍廣，能對目前在運的110kV 輸電線路耐各規(guī)格張液壓線夾進行檢修，輕便適用。既要滿足輸電線路耐張單串絕緣子檢修安全性的要求，也要輕便易攜，方便工作人員在任何需要的地方使用。以提升檢修工器具的實用性，使其在輸電線路檢修工作中發(fā)揮出更大的作用。

思路三：安全性高，確保操作人員的人身安全，不會對設(shè)備造成損傷。既要保障操作人員的安全，避免潛在的人身傷害風險，同時也不會對相關(guān)設(shè)備造成任何損傷。這一特性使得該工具在日常使用中更加令人信賴，大大提高了它在輸電線路檢修工作中的安全性[1]。

思路四：通用性強，可與其他檢修工器具組件組合使用。應(yīng)可以和其他檢修工器具組件完美組合使用，這一特點使得該工具在檢修工作中能夠發(fā)揮出更大的作用，提高了工作效率，同時也降低了成本。

思路五：操控簡單，攜帶方便，便于工作人員使用，不用經(jīng)專業(yè)培訓。這一特性使得該工具在日常輸電線路檢修工作中能夠發(fā)揮出更大的作用，無須專業(yè)培訓即可輕松上手使用，大大提高了工作效率。

3 輸電線路耐張單串前卡工具的改進研發(fā)方法

3.1 主體組件改進

在輸電線路耐張單串前卡工具改進中，應(yīng)著重考慮設(shè)計制造水平滿足檢修作業(yè)通用技術(shù)條件的要求，各項功能應(yīng)相對完善，性能更加可靠，使用方便，且具有良好的通用性，需同時滿足耐張單串絕緣子停電檢修、帶電檢修的需求，以提升檢修效率，保障輸電線路運行的可靠性、安全性、穩(wěn)定性。按照檢修作業(yè)工器通用技術(shù)條件的要求。輸電線路耐張單串前卡工具組成部件可采用高強度鋼材或者是合金加工而成，一套完整的輸電線路耐張單串前卡工具由卡具基、線夾閉鎖、拖瓶掛架、拉板閉鎖四大部分共同組成，耐張單串前卡實物圖如圖2 所示。

圖2 耐張單串前卡實物圖

此種耐張單串前卡能夠有效滿足各類型液壓型耐張線夾檢修的要求，整體結(jié)構(gòu)呈飛翼狀，可有效解決卡具邊沿和絕緣子頂撞問題，降低操作的難度，避免絕緣子發(fā)生損壞。

3.2 卡具基座改進

卡具基座是耐張單串前卡的基礎(chǔ)，可通過整體壓鑄成型，用于平衡緊線系統(tǒng)的不均勻受力情況，卡具基座上沿呈橢圓形，向內(nèi)逐次縮小。此種改進方法可有效滿足多種規(guī)格耐張線夾的要求，卡具基座整體成型飛翼型，受力后重心下移，不易出現(xiàn)偏轉(zhuǎn)問題。實物圖如圖3 所示。

圖3 卡具基座改進后實物圖

3.3 線夾閉鎖改進

在耐張單串前卡中線夾閉鎖起到的主要作用是將卡具和線夾固定成一個整體，以克服檢修中出現(xiàn)的垂直荷載。在檢修時耐張單串前卡受到導線的張力和自重的聯(lián)合影響，線夾閉鎖僅受到導線張力在水平方向的微量分離[2]。為方便操作，在先進閉鎖改進時，可繼續(xù)沿用傳統(tǒng)卡具的滑動閉鎖方式，受力后自動鎖死，卸力后又快速恢復到滑動狀態(tài)。本次改進后的線夾閉鎖裝置尾部通過軌道來控制銷桿的方向，促使銷桿能夠沿著軌道滑動，從而實現(xiàn)對卡口的開閉控制。耐張單串前卡的線夾閉鎖結(jié)構(gòu)示意圖如圖4 所示。

圖4 耐張單串前卡的線夾閉鎖結(jié)構(gòu)示意圖（mm）

3.4 拖瓶掛架改進

相比于卡具基座和線夾閉鎖，托瓶掛架對材質(zhì)和加工工藝的要求比較低，大體上呈現(xiàn)出U 型，由直徑在5～7mm之間的鋼絲制作而成，寬度為52mm，長度為230mm，U 型底部呈現(xiàn)出半弧形。在正常工作狀態(tài)下，拖瓶掛架只能承受絕緣子串向下的垂直荷載，大小即為此絕緣子串的自重，因此，隨著使用時間的增加，拖拼掛架難免會出現(xiàn)變形情況，這是客觀存在的，難以從根本上得到有效規(guī)避，但并不會影響到卡具和整個緊線工器具組合的正常使用。耐張單串前卡的托瓶掛架結(jié)構(gòu)示意圖如圖5 所示。

圖5 耐張單串前卡的托瓶掛架結(jié)構(gòu)示意圖（mm）

3.5 拉板閉鎖改進

拉板閉鎖的主要作用是促使卡具、緊線組合的拉板能夠牢固地組裝成一個穩(wěn)定的工作狀態(tài)，在實際操作中拉板閉鎖會同時受到導線張力和導線自重的聯(lián)合影響，因此，對安全性和可靠性的要求比較高。拉板閉鎖組裝成工作狀態(tài)需要滿足金屬工器具動靜荷載試驗的要求。在本次改進中，由于拉板閉鎖在工作狀態(tài)下主要承受的是來自水平方向的拉力，可采用榫卯結(jié)構(gòu)。

4 應(yīng)用效果分析

耐張單串前卡是一種用于輸電線路檢修的工器具，它是在廣泛使用的各型耐張桿塔液壓型耐張線夾的基礎(chǔ)上進行綜合分析研究后改進而成的。該卡具能夠解決目前無法使用傳統(tǒng)卡具進行檢修的問題，通過推陳出新，開發(fā)出一套適用于耐張單串絕緣子檢修的工器具前卡。本成果的設(shè)計制造水平高、功能完善、性能可靠、使用方便、通用性廣泛，適用于全國范圍內(nèi)所有耐張單串的絕緣子和金具檢修。使用該卡具可以減輕操作強度、提高操作效率、減少更換絕緣子的停電時間，為輸電線路檢修的工器具標準化、系統(tǒng)化做出了貢獻。該耐張單串前卡與傳統(tǒng)耐張后卡規(guī)程規(guī)范相同，但經(jīng)過了合理科學的改進，較傳統(tǒng)耐張后卡有所區(qū)別，其規(guī)程規(guī)范也進行了相應(yīng)的修編。修編規(guī)程規(guī)范主要依據(jù)了帶電作業(yè)通用技術(shù)條件以及110kV-500kV 輸電線路檢修實驗規(guī)范。此外，該卡具具有翼形卡具的特點，可以與傳統(tǒng)卡具高效結(jié)合，達到多用途多功能的目的，是創(chuàng)新小組下一步的創(chuàng)新方向。據(jù)檢修分公司和輸變電工程公司的統(tǒng)計，僅本年度對耐張單串液壓型線夾絕緣子檢修11 次，消除缺陷9 處，消除隱患2 處，保障了電網(wǎng)的可靠供電。

為驗證輸電線路耐張單串前卡工具改進后的實際效果是否滿足輸電線路檢修的“應(yīng)修必修，修必修好”要求，必須在改進完成后，進行一系列嚴謹?shù)脑囼灧治稣撟C。這些試驗主要包括以下關(guān)鍵方面：

①輸電線路耐張單串前卡金屬工器具的機械性能試驗周期為兩年一次，每年還需進行一次檢查性試驗，以保障其性能穩(wěn)定。

②目視檢查：耐張單串前卡與連接金具之間的接觸應(yīng)穩(wěn)固可靠，且裝拆方便靈活。此外，卡具各部件應(yīng)光滑，不得存在尖棱、毛刺、缺口、裂紋等缺陷[3]。

③力學性能試驗，應(yīng)按實際操作受力情況布置，分別進行動、靜狀態(tài)下的整體抗拉試驗及破壞性試驗。這些試驗均在液壓拉力試驗機上進行，以確保準確模擬實際情況。具體來說，試驗過程應(yīng)按照以下要求進行：靜態(tài)拉力試驗：在模擬112.5kN 的負荷值作用下持續(xù)5 分鐘，耐張軌道卡應(yīng)無變形、無損壞為合格；動態(tài)拉力試驗：在模擬67.5kN 的負荷值作用下，對卡具按照工作狀態(tài)實際操作三次。耐張軌道卡應(yīng)輕便、靈活、無卡阻現(xiàn)象為合格；破壞拉力試驗：在卡具拉力負荷達到67.5kN 的試驗負荷后，應(yīng)繼續(xù)均勻緩慢加載（一般采用9.8MPa/s 的應(yīng)力增加值），直至輸電線路耐張單串前卡任意部件破壞為止，其破壞負荷值應(yīng)達到135kN。

根據(jù)試驗分析結(jié)果表明，輸電線路耐張單串前卡工具改進后的結(jié)構(gòu)更加簡單，因此故障率較低[4]。同時，操作簡便，無需專業(yè)培訓。綜上所述，耐張單串前卡的推廣前景極為廣闊。

5 結(jié)束語

綜上所述，通過對輸電線路耐張單串鉗卡工具進行深入的理論研究和實踐分析，成功地改進并研發(fā)出了一套專用于輸電線路耐張單串絕緣子檢修的工器具。這一改進填補了耐張單串液壓型耐張線夾檢修過程中缺乏專用工具的空白，充分體現(xiàn)了我們在電力工器具研發(fā)領(lǐng)域的專業(yè)知識和技術(shù)實力。該套工器具的研制成功，不僅解決了以往因缺乏專業(yè)工具而導致的耐張絕緣子串檢修困難、效率低下的問題，更在安全性、可靠性和效率上有了顯著的提升。這一創(chuàng)新的檢修方式，相較于傳統(tǒng)的緊線方式檢修耐張絕緣子串，顯然更加安全可靠，大大縮短了檢修時間，顯著提高了檢修效果。此外，新工器具的運用還成功避免了在檢修過程中可能造成的新的設(shè)備損壞，這無疑是對電力設(shè)備使用壽命的極大提升，對電力設(shè)備的維護工作來說，具有重大的實用價值。這一改進成果不僅在電力設(shè)備檢修領(lǐng)域具有重大意義，更在實際應(yīng)用中展示了其巨大的推廣價值和應(yīng)用前景。