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500 k V線路地線絕緣子更換作業(yè)專用工具研制及應(yīng)用

2017-8-9 來源：南方電網(wǎng)有限責(zé)任公司超高壓輸電公司南寧局作者：陶輝映袁震樊長海陸文叁劉寶龍

摘要：為了提高500 k V輸電線路地線絕緣子更換作業(yè)的工作效率，基于地線絕緣子連接金具結(jié)構(gòu)分析，研制一種由上聯(lián)板雙鉤、省力絲杠、下聯(lián)板雙鉤或（地線雙鉤）構(gòu)成的專用工具。安全性試驗(yàn)及現(xiàn)場應(yīng)用效果表明，該專用工具安全可靠、操作便捷，能夠快速實(shí)現(xiàn)各類型連接金具地線絕緣子的更換，有效提高了檢修作業(yè)的效率。

關(guān)鍵詞：輸電線路；地線絕緣子；連接金具；專用工具

500 k V 輸電線路架空地線絕緣子（以下簡稱“地線絕緣子”）用于支持架空線路的地線，由絕緣子和保護(hù)間隙兩部分組成。當(dāng)線路正常運(yùn)行時(shí)，使地線與接地端絕緣；當(dāng)線路遭受雷擊時(shí)，間隙放電，地線通過間隙與接地端導(dǎo)通。

隨著輸電線路運(yùn)行年限逐年增長，受地線感應(yīng)電壓及雷擊閃絡(luò)等因素影響，地線絕緣子發(fā)生自爆、劣值等情況日益增加，地線絕緣子的更換作業(yè)量也逐年增加。目前，地線絕緣子更換作業(yè)方法復(fù)雜，作業(yè)工具體積大，重量大，且架空地線支架結(jié)構(gòu)簡單，工具可選擇的承力點(diǎn)少。因此，有必要研制一種輕便、操作簡單、安全可靠的專用工具。

1 現(xiàn)有作業(yè)方法及工具存在的問題

目前，地線絕緣子更換作業(yè)常用的方法有雙鉤絲杠法、手搖葫蘆法、雙絲杠地線提線法。

1.1 雙鉤絲杠法和手搖葫蘆法

雙鉤絲杠法利用單絲杠兩端的鉤，一端鉤掛在與地線支架連接的 U 型環(huán)或纏繞在地線支架的鋼絲繩套內(nèi)，另一端直接鉤地線。手搖葫蘆法通過手搖葫蘆、鋼絲繩及卸扣配合使用收緊地線，將手搖葫蘆一端鉤掛在與地線支架連接的 U 型環(huán)或纏繞在地線支架的鋼絲繩套內(nèi)，另一端通過鉤連接地線[1]。這兩種方法存在以下缺點(diǎn)：

（1）需要幾種工具一起組合使用，由于各塔型地線連接的金具結(jié)構(gòu)長度不同，所需鋼絲繩長度、卸扣個(gè)數(shù)不同，安裝費(fèi)時(shí)費(fèi)力

（2）更換直線小轉(zhuǎn)角地線絕緣子時(shí)，拆除絕緣子后，二聯(lián)板受垂向重力作用會豎直懸掛，為方便更換需額外采取固定措施，作業(yè)步驟繁雜，且內(nèi)角側(cè)的地線背向塔身向外側(cè)偏移，若上承力點(diǎn)是通過纏繞在地線支架鋼絲繩與手搖葫蘆（雙鉤絲杠）連接，支架端處的鋼絲繩有滑出的可能，存在安全隱患；若上承力點(diǎn)選擇與地線支架相連的 U 型環(huán)連接，由于聯(lián)板的原因，絲杠或葫蘆鏈條的軸線與懸掛金具的重力作用線不在同一直線上，工具在受力時(shí)會與金具發(fā)生頂壓，在垂直荷載比較大的桿塔上，工具可能會發(fā)生彎曲變形，存在安全隱患。

1.2雙絲杠地線提線法

在作業(yè)時(shí)利用承力支座卡在地線支架背靠背角鋼處，兩端各有一副絲杠通過U型環(huán)扣與地線連接，通過左右兩副絲杠平衡收緊將地線提升，使絕緣子處于不受力狀態(tài)[2]。該方法使用的工具體積大，工具安裝、操作步驟復(fù)雜且費(fèi)時(shí)，尤其當(dāng)作業(yè)桿塔高差較大時(shí)，要不斷調(diào)整左右絲杠的行程來保持兩端受力平衡，給作業(yè)人員的操作帶來一定的難度，對作業(yè)人員技能水平要求較高。

2 專用工具設(shè)計(jì)

2.1 地線絕緣子連接金具結(jié)構(gòu)分析

地線絕緣子連接金具主要分直線塔雙聯(lián)懸垂絕緣子串（單線夾）、直線塔雙聯(lián)懸垂絕緣子串（雙線夾）、直線小轉(zhuǎn)角塔雙聯(lián)懸垂絕緣子串（單線夾）和耐張塔雙聯(lián)耐張絕緣子串 4 種連接方式，其結(jié)構(gòu)分析見表1。

由表 1 可知，地線絕緣子連接金具的連接方式不同，但具有相同的結(jié)構(gòu)，可分為雙聯(lián)單線夾和雙聯(lián)雙線夾兩種類型。其中，雙聯(lián)單線夾類連接金具由U型掛環(huán)、聯(lián)板（L型）、直角掛板、絕緣子、平行掛板、聯(lián)板（L型）、懸垂或耐張線夾構(gòu)成[3]；雙聯(lián)雙線夾

作業(yè)人員在更換直線塔地線絕緣子時(shí)，工具所承受的荷重主要是地線作用于懸垂線夾處的垂直荷重與金具重量[5]。由于直線小轉(zhuǎn)角塔地線掛點(diǎn)至線夾的連線與重力垂線有一定的角度（δ < 45°），作業(yè)時(shí)工具所承受的荷重是垂直分量（地線作用于懸垂線夾處的垂直荷重與金具重量之和）與水平分量的合力，其計(jì)算公式如下：

工具的最大荷重只有在最大垂直檔距和地線懸垂絕緣子串最大風(fēng)偏角（δ = 45 °）時(shí)才會出現(xiàn)，但在實(shí)際運(yùn)行中，以上兩種情況不會同時(shí)出現(xiàn)，因此，工具的最大荷重對于任何停、帶電作業(yè)條件都是安全的。如：GJ - 80 地線每千米重量為 630kg/km ，最大垂直檔距為 1 500 m，金具重量為 0.6kN，為45°，則工具承受的最大荷重Pmax為14.22 kN。按設(shè)計(jì)要求，專用工具的安全系數(shù)為2.5，則專用工具額定使用荷重為：

2.2.3 專用工具操作要求

專用工具應(yīng)具備體積小、重量輕等特點(diǎn)，要便于作業(yè)人員傳遞或攜帶。工具選擇的承力點(diǎn)要穩(wěn)固且便于裝、拆，保證只需1名作業(yè)人員就能獨(dú)立完成安裝；在作業(yè)中轉(zhuǎn)移地線絕緣子承力時(shí)，省力絲杠搖柄長度要適中，作業(yè)人員通過單手能輕松控制絲杠緊、松，實(shí)現(xiàn)工具承力與地線絕緣子承力狀態(tài)的轉(zhuǎn)移。

2.3 專用工具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

基于地線絕緣子連接金具結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，本文設(shè)計(jì)的專用工具由上聯(lián)板雙鉤、省力絲杠、下聯(lián)板雙鉤（或地線雙鉤）構(gòu)成，其上承力點(diǎn)選擇由上聯(lián)板雙鉤掛套在上聯(lián)板（L 型）中心孔兩側(cè)等邊斜腰腰邊上。

更換雙聯(lián)單線夾連接金具結(jié)構(gòu)的地線絕緣子時(shí)，下承力點(diǎn)選擇由下聯(lián)板雙鉤鉤套在下聯(lián)板（L型）中心孔兩側(cè)等邊斜腰腰邊上；更換雙聯(lián)雙線夾連接金具結(jié)構(gòu)的地線絕緣子時(shí)，下承力點(diǎn)選擇由地線雙鉤鉤套在地線上，專用工具安裝示意圖分別如圖 1、圖 2所示。

圖1 更換雙聯(lián)單線夾類地線絕緣子專用工具安裝示意圖

圖2 更換雙聯(lián)雙線夾地線絕緣子專用工具安裝示意圖

3 作業(yè)步驟

地線絕緣子按連接金具結(jié)構(gòu)類型分雙聯(lián)單線夾和雙聯(lián)雙線夾，作業(yè)中主要的區(qū)別在于安裝時(shí)提吊點(diǎn)的選取不同，使用專用工具更換地線絕緣子的主要作業(yè)步驟如下：

（1）塔上作業(yè)人員攜帶傳遞繩、滑車登塔至地線支架合適位置后系好安全帶，并掛好滑車（塔上作業(yè)人員在未裝設(shè)接地線或個(gè)人保安地線前，應(yīng)保持人體裸露部分與絕緣架空地線不小于0.4 m安全距離[6]）；

（2）地面作業(yè)人員傳遞接地線或個(gè)人保安線、絕緣手套、專用工具至滑車掛點(diǎn)處；

（3）塔上作業(yè)人員裝設(shè)接地線或個(gè)人保安線，確保接觸良好，連接可靠；

（4）塔上作業(yè)人員安裝專用工具，安裝時(shí)先將該工具上聯(lián)板雙鉤掛套在上聯(lián)板（L型）中心孔兩側(cè)等邊斜腰腰邊上，再根據(jù)地線絕緣子連接金具結(jié)構(gòu)長度，調(diào)整絲杠長度，將下雙鉤鉤套在合適的起吊承力點(diǎn)上；

（5）塔上作業(yè)人員收緊絲杠，將地線絕緣子承力轉(zhuǎn)移至專用工具上，檢查專用工具受力狀態(tài)良好，拆除舊絕緣子，安裝新絕緣子；

（6）塔上作業(yè)人員檢查、確認(rèn)更換后的新絕緣子受力良好、銷釘安裝到位，拆除專用工具；

（7）人員下塔，檢查塔上無遺留物，作業(yè)終結(jié)。

4 專用工具安全性試驗(yàn)及應(yīng)用優(yōu)越性分析

4.1 專用工具安全性試驗(yàn)分析

根據(jù)專用工具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖紙，委托廠家進(jìn)行成品加工制作。在 2.5 倍允許工作荷載下進(jìn)行 10 min靜負(fù)荷試驗(yàn)，專用工具各部位無裂紋、變形及卡澀現(xiàn)象，絲杠收放靈活，符合設(shè)計(jì)要求。4.2 專用工具應(yīng)用優(yōu)越性分析專用工具重量為 5 kg，最大長度為 650 mm，結(jié)構(gòu)緊湊、安裝及操作便捷，省力絲杠收放靈活?，F(xiàn)場實(shí)踐應(yīng)用表明，專用工具具有以下優(yōu)越性：

（1）能實(shí)現(xiàn) 500 k V 輸電線路直線塔（含小轉(zhuǎn)角）、耐張塔絕緣架空地線采用雙聯(lián)連接金具結(jié)構(gòu)地線絕緣子的更換作業(yè)，通用性強(qiáng)；

（2）專用工具選擇上聯(lián)板（L 型）、下聯(lián)板（L 型）或地線作為承力點(diǎn)，縮短了工具結(jié)構(gòu)尺寸，減小了工具體積與重量，上承力點(diǎn)選擇由上聯(lián)板雙鉤掛套在上聯(lián)板（L 型）中心孔兩側(cè)等邊斜腰腰邊上，受力性能更優(yōu)；

（3）專用工具安裝、操作便捷，搖柄可單手操作實(shí)現(xiàn)地線絕緣子承力的轉(zhuǎn)移，有效減輕作業(yè)人員勞動強(qiáng)度，提高作業(yè)效率。

5 結(jié)語

基于地線絕緣子連接金具的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，研制出適用于雙聯(lián)連接金具結(jié)構(gòu)地線絕緣子更換作業(yè)的專用工具?，F(xiàn)場實(shí)踐與應(yīng)用證明，使用專用工具更換地線絕緣子，能有效縮短作業(yè)時(shí)間，減輕作業(yè)人

員勞動強(qiáng)度，降低作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)，提高檢修作業(yè)效率，適應(yīng)于多種停電、帶電作業(yè)。

參考文獻(xiàn)：

[1] 關(guān)漢超，羅騁，張孝祖，等輸電線路架空地線提線器[C].第四屆全國架空輸電線路技術(shù)交流研討會論文集，2014.

[2] 侯飛，劉文恒.500 k V 輸電線路架空地線提線器的研制及應(yīng)用[J].內(nèi)蒙古電力技術(shù)，2012，30（1）：48-51.

[3] 董吉諤.電力金具手冊[M].北京：中國電力出版社，2010

[4] 孟遂民，孔偉.架空輸電線路設(shè)計(jì)[M].北京：中國電力出版社，2007.

[5] 李如虎.帶電作業(yè)實(shí)用力學(xué)[M].北京：中國電力出版社，2011.

[6] Q/CSG 51001—2015，中國南方電網(wǎng)有限責(zé)任公司電力安全工作規(guī)程[S].

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