800kV直流输电线路耐张绝缘子串整体更换方案设计及应用

侯金华 高虹亮 陈显坤 郑杨亮 夏立伟

（1.三峡大学 输电线路研究所，湖北 宜昌 443002；2.南方电网天生桥超高压局，贵州 兴义 562400）

云广±800kV特高压直流输电线路是南方电网的示范工程，也是我国最早投运的特高压输电线路.随着线路运行年限的增加，特高压线路运行维护中的问题愈加突显.特高压直流输电线路的杆塔结构、窗口尺寸、导线的分裂数、绝缘子串的形式在设计上与超高压输电线路有较大的差别.特别是其耐张绝缘子串的大吨位、超串长的特点造成运行维护等方面无法采用常规方法，并较难满足相应的技术要求.而且±800kV特高压直流输电线路耐张绝缘子串检修在国内外缺乏经验，没有成熟的技术和经验可以借鉴.因此，通过分析特高压直流输电线路耐张绝缘子串的特点和参数，解决特高压线路耐张绝缘子串更换的技术难点，提出安全、高效、可行的绝缘子串更换方案，对线路运行管理单位具有一定的实际意义［1－7］.

1 耐张绝缘子串更换难点分析

1.1 耐张绝缘子串的特点及参数

由于特高压直流输电线路电压等级的需求，其线路各组成元件的结构参数、绝缘性能及机械强度等均要求很高，从而使得特高压线路具有杆塔高、塔头尺寸大、导线分裂数多，绝缘子串片数多、串长、吨位大等特点.

云广特高压直流线路耐张绝缘子串为二联绝缘子串，水平排列，与耐张塔为两挂点连接方式，二联绝缘子通过整体联板及二联板与6根子导线相连.单片玻璃绝缘子重为23kg，耐张串串型有两种，一种为每联为69片530kN玻璃绝缘子，绝缘子长达16.56m，单联绝缘子重1.955t，整个耐张串长19.86m，整个耐张串重3.91t.另一种为每联为56片530kN玻璃绝缘子，绝缘子长达13.44m，单联绝缘子重1.656t，整个耐张串长16.74m，整个耐张串重3.312t.

1.2 耐张绝缘子串整串更换重难点

云广±800kV特高压直流输电线路耐张绝缘子整串更换主要有以下难点:

（1）耐张绝缘子串吨位大、承受荷载大对检修工器具的使用要求.从以上对绝缘子参数的分析可知单就起吊整串绝缘子来说，其重量就已经达到3.91t或3.312t，对起吊工器具的荷载承受要求非常高.而耐张绝缘子串受导线水平张力就更大，云广特高压直流线路导线采用六分裂LGJ－630／45钢芯铝绞线，以线路＃0789的转角耐张塔上悬挂的绝缘子串为例，其受导线水平张力近达370kN.重达37t的拉力，对于检修工器具强度及操作性要求极高.在已解决检修工器具的基础上，应通过对耐张绝缘子检修方案的设计，明确其合理的配套使用方案.

（2）耐张绝缘子串的超串长导致的结构干涉.通过对耐张绝缘子的参数整理可知绝缘子串长已达16.74m或19.86m，因其超长的长度导致其跳线的长度也较长，为防止跳线对塔身的风偏闪络，在设计时对于跳线的处理是采用鼠笼式硬跳线，跳线支撑装置长度为14～19m，跳线间隔棒为分体抱箍式间隔棒，跳线整体重量高达2000kg.跳线串两边的的挂点位于独立出来的跳线横担上，两侧V型跳线相对于塔心截面对称悬挂.因此耐张塔型也较为特殊，耐张串的挂点和跳线串的挂点垂直线路方向不在同一垂直面内，使得起吊超长串的耐张绝缘子串时会有明显的结构干涉存在，一处是跳线绝缘子串对耐张串塔头端部的干涉，另一处是跳线对耐张串整体的干涉.耐张串整串起吊干涉示意图如图1所示.

图1 耐张串整串起吊干涉示意图

2 更换方案设计

2.1 方案设计

通过对云广±800kV特高压直流输电线路耐张绝缘子串的特点及更换难点的分析，制定以下优选更换方案:

（1）方案1.采用滑车组配合的方法.用3套滑车组和3根牵引绳，采用主动绕过跳线串的方法，使整串绝缘子在落地过程中由重力的作用自然成“U”形而避免跳线串干涉.在绝缘子串导线端安装两个支撑滑车，将牵引绳1和牵引绳2分别安装在支撑滑车上，牵引绳1通过闭式卡具固定于绝缘子串导线端，牵引绳2通过闭式卡具固定于绝缘子串塔头端部.在摘除绝缘子串上下两连接点后，牵引绳2和牵引绳3相互配合使绝缘子串塔头端部向导线端靠近，绝缘子自然形成弓形，待绝缘子上端越过跳线串，不存在干涉时，松牵引绳1，使绝缘子串成U形状，在牵引绳3的配合下缓慢降落至地面，并注意避免牵引绳摩擦跳线串.安装绝缘子串时反向操作.其具体操作示意图如图2所示.

图2 滑车组合法方案示意图

（2）方案2.采用固定索道，使耐张绝缘子塔头端沿索道降落.该方法适用于停电检修，在横担合适位置将索道钢绳固定好，地面检修人员牵引索道钢绳到合适位置使索道钢绳与跳线串保持一段安全距离，并在地面用铁桩可靠固定.在塔头端部安装索道，并与索道滑车连接.牵引绳2通过卡具固定于绝缘子串塔头端部，与索道滑车相连.拔出耐张绝缘子串两端销子后，导线端保持不动，放松牵引绳2使耐张绝缘子塔头端沿索道下放，并绕过跳线串后放松牵引绳1，两绳相互配合使绝缘子缓慢落地.安装绝缘子串时反向操作.方法如图3所示［8－10］.

图3 索道钢绳法方案示意图

（3）方案3.临时解除跳线绝缘子串法.即根据现场实际情况，跳线串干涉采用其他措施无法避免时，将跳线绝缘子下端与跳线连接处解除连接，使干涉消除，再采用导线端支撑滑车和横担端滑车配合，通过牵引绳1和牵引绳2将耐张绝缘子拆除.该方案应在对现场检修状况评估后选用，因为临时解除跳线绝缘子串会增大工作量，降低绝缘子更换工作效率，但能对跳线绝缘子和耐张串提供较好的保护作用.方案操作示意图如图4所示.

图4 临时解除跳线串方案示意图

（4）方案4.耐张串分段更换法.运用化整为零的思路，采用耐张串更换单片的方法及主要工器具，将耐张绝缘子串整体以10～15片划分为若干串组，对个串组采用分步更换的方法.运用更换单片绝缘子时的闭式卡具和省力丝杠，只要适当地延长拉杆的长度即可.其具体操作示意图如图5所示.

图5 耐张串分段更换法示意图

2.2 方案分析比较及跳线干涉的处理

以上各方案的优缺点及主要配套承力工器具分析比较见表1.上述方案主要解决了耐张绝缘子串的大吨位更换及串长导致的跳线串结构干涉问题.由表1中各方案的比较可知，4种方案的主要承力工器具大致相同，其荷载型号及配套方案基本一致.而方案3在现有条件下实施效果更好，因此将方案3作为整串绝缘子更换方案设计应用的实际操作方案，重点对工器具的类型及配套方案进行验证，并据此进一步进行其余3种方案的应用操作［11－15］.

表1 方案分析比较表

对于跳线的结构干涉处理较简单，因为耐张塔线路转角的不同，跳线在不同位置对起吊耐张绝缘子串时的影响大小也不同.跳线采用的是鼠笼式硬跳线，其间隔棒排列较密集，若采用移动跳线的方式极容易破坏间隔棒，因此对于有明显干涉的情况，采取在耐张绝缘子串中部连接牵引控制绳的方法，使耐张串在降落过程中偏离跳线即可.对于干涉不明显的情况，只要适当地选择塔头端滑车的位置，使耐张串在降落过程中有相对的偏移角度即可避免跳线的干涉.

3 方案应用

根据所设计的耐张串更换方案及编制的配套工器具指导说明，于2010年12月3日，利用云广±800kV特高压直流输电线路罗平改线遗留旧塔（原＃0465塔，耐张串为三联型）开展了耐张绝缘子整串更换实战演练，根据＃0465耐张塔现场实际情况，结合初次实施整串更换的具体情况及现有的检修工器具，选定方案3临时解除跳线串法为施工主要方案，成功地对耐张串整串进行了更换作业，并重点对相关工器具进行现场试验，验证了工器具的配套使用方法及总结了使用中的注意事项，相应地对线路检修人员进行培训，为今后此类检修工作积累经验.在方案3成功实施后又对其余3种方案进行了进一步的模拟操作演练，取得了良好的效果.根据应用的实际情况可知应根据待更换绝缘子的现场实际情况结合选取原则进行作业方案的确定.图6和图7为现场实际操作示意图.

4 结 论

通过分析特高压直流线路耐张绝缘子串的特点及参数，围绕特高压直流输电线路耐张绝缘子串整串更换进行了相关检修方案研究，共制定了滑车组配合法、固定索道法、临时解除跳线串法和绝缘子分段更换法等4种检修方案，提出了依据检修现场的实际情况综合选取作业方案的指导意见.根据罗平改线的＃0465旧塔选取检修方案3临时解除跳线串法进行了现场实际操作演练，取得了良好的实用效果，并以方案3为参考对其余方案进行了实际操作的模拟演练，为以后进一步的特高压直流线路绝缘子带电更换作业积累了实际经验，供借鉴.

［1］刘振亚.特高压电网［M］.北京:中国经济出版社，2005.

［2］刘振亚.特高压直流输电线路维护与检测［M］.北京:中国电力出版社，2009.

［3］刘振亚.特高压直流外绝缘技术［M］.北京:中国电力出版社，2009.

［4］刘振亚.特高压直流输电线路［M］.北京:中国电力出版社，2009.

［5］王清葵.送电线路运行和检修［M］.北京:中国电力出版社，2003.

［6］胡泽江.云广±800kV特高压直流输电系统RCM维修安排优化［D］.云南:昆明理工大学，2008.

［7］冯 杰.云广±800kV特高压直流输电线路耐雷性能研究［D］.重庆:重庆大学，2007.

［8］胡 川，向文祥，沈晓龙.±800kV特高压直流输电线路带电作业工器具研制及应用［J］.湖北电力，2010，34（10）:1－3.

［9］康宇斌，卞玉萍.向家坝－上海±800kV特高压直流输电线路的检测与运行维护［J］.华东电力，2011，39（1）:114－116.

［10］陈小康，苏 灿.超高压直流输电线路带电更换直线绝缘子串施工工艺研究和应用［J］.安徽电力，2006，23（12）:4－9.

［11］石岩龙，闫士涛，刘影强.带电更换750kV耐张双联串绝缘子方法探讨［J］.高压电器，2010，46（11）:9－11.

［12］叶正斌，胡春广，张 健.500kV输电线路双串耐张绝缘子的更换方法［J］.湖北电力，2005，29（8）:52－53.

［13］刘春田，王援良，刘崇霞.500kV线路整串更换耐张绝缘子的施工工艺［J］.电力建设，2004，25（2）:28－29.

［14］孙鑫茂.带电更换500kV线路四联耐张整串绝缘子的新方法［J］.东北电力技术，1994，15（2）:38－42.

［15］李尊川，李国兴.旋放法带电更换耐张绝缘子串［J］.高电压技术，1994，20（3）:69－70.