更换双分裂导线带电侧单片瓷绝缘子专用工具的研制

鞠 振 张 林 毕德效 李 涛 李荣德 朱宗勇

国网山东省电力公司泰安供电公司 山东 泰安 271000

0 引言

近年来，随着电网建设和规划设计标准的不断提高，输电线路架设方式正逐渐的向双分裂、多分裂演变。输电线路中，双分裂导线耐张水平串因电压分布的特点，导线侧感应电压最高，劣化率高，极易出现零值，或因瓷瓶潜伏性缺陷发生破损，需进行更换［1-2］。目前，此类缺陷带电侧单片瓷绝缘子的处理必须停电进行，在对瓷绝缘子进行更换时，需4人上塔，使用2部5T的手板葫芦与托瓶架配合进行更换，工序繁琐，操作时间长，不仅增大了高空作业劳动强度，而且增加了安全隐患。因此，本文研究了更换双分裂导线带电侧单片瓷绝缘子专用工具。

1 研制方案确定

1.1 方案的提出

通过分析可知，实现对带电侧端部绝缘子的更换，专用工具的两端必须与导线侧联板及第二片瓷绝缘子可靠固定，收紧紧线器，使端部瓷绝缘子松弛，即可完成更换操作。

结合现场实际，本着安全可靠、小型化、现场实用性强等原则，查阅国内外大量的专业技术资料，确定研制方案后，首先从功能实现到制作工艺，确定两个初步方向，如图1所示。

图1 研制方向

1.2 方案确定

1）专用工具实现功能

以专用工具的牢靠固定、灵活调节以及自身的轻便灵活、易于操作和运输为功能设计目标，将专用工具的功能分解如图2所示。

图2 专用工具的功能分解

分别对这三个末端方案进行讨论，提出待选方案并确定最佳研制方案。

固定方式的选择：

（1）联板固定

联板固定方案论证如表1所示。

表1 联板固定方案论证

经分析和评估，采用大刀卡与端部联板固定，因只有一侧与调节单元相连接，在对专用工具进行调节时，易出现因受力不均匀而导致工具出现故障的事件发生，造成极大的安全隐患，安全性较差。而采用翻版卡固定，其两端均与调节单元相连接，解决了受力不均匀的问题，因此联板固定的方式采用：翻板卡固定。

（2）瓷瓶固定

借鉴普通闭式卡瓷瓶的固定方式，将专用工具中的卡具与瓷瓶的钢冒牢靠固定，收紧紧线器，即可完成更换操作，因此，直接选取了通用的卡具式固定方式。

2）调节方式的选择

调节方式的选择标准：

丝杠强度高，允许工作负荷＞68kN，丝杠行程＞80mm，重量轻，操作灵活。

调节方式待选方案如图3所示：

图3 调节方式选择

方案一：单向拉板式丝杠，如图4所示。

图4 单向拉板式丝杠

直径：16mm；

允许工作负荷：＞75kN；

丝杠行程：100mm。

为测试丝杠的最大允许工作负荷，对其进行拉力试验，实验结果如表2所示：

表2 拉力试验

实验结果表明：单向拉板式丝杠的最大允许工作负荷为165kN。

为测试丝杠的灵活性，进行了模拟实验，统计是否灵活动作，实验结果如表3所示。

表3 灵活性实验

试验结论：单向拉板式丝杠操作灵活。

方案二：双向旋入式丝杠

丝杠直径：20mm；

允许工作负荷：＞100kN；

丝杠行程：200mm。

为测试丝杠的最大允许工作负荷，对其进行拉力试验，实验结果如表4所示：

表4 拉力试验

实验结果表明：双向旋入式丝杠的最大允许工作负荷为200kN。

为测试丝杠的灵活性，进行了模拟实验，统计是否灵活动作，实验结果如表5所示。

表5 灵活性实验

试验结论：双向旋入式丝杠操作灵活。

通过对比方案一和方案二实验结果，综合考虑丝杠强度高，允许工作负荷，双向旋入式丝杠具有效率高，便于带电作业的优点，选择方案二双向旋入式丝杠。

3）便携方式选择

便携方式方案论证如表6所示：

表6 便携方式方案论证

对于专用工具最基本的要求是绝缘、安全，而一体式结构虽然各小部位不容易缺失且便于携带，如保养不当会影响工具的绝缘性能，应予淘汰，所以选择组合式的便携方式。

1.3 专用工具工艺选择

专用工具应具备良好的绝缘性能和较高的机械性能，轻便灵活，便于搬运和携带，同时加工精度要高，绝缘配合良好，因此专用工具的工艺选择如下：

1）主体材质选择高强度铝合金

为测试高强度铝合金的强度，在拉力实验室对其进行力学试验。

试验结果：在55kN拉力状态停留2分钟、在75kN拉力状态停留1分钟，无变形、无破坏，抗拉强度大于105MPa。

为测试其重量，截取了直径22mm、长度200mm的实心高强度工具钢对其称量。

称量结果：重量为0.11kg。

实验结果表明高强度铝合金具有强度高、重量轻、价格较便宜等优点，符合选择要求。

2）丝杆及其它部件材质的选择

经过上述分析论证，高强度铝合金材料的抗拉强度要大于高强度的合金钢材料，但是相对比专用工具主体的承受力度，丝杆及工具其它部件需要承受的力度明显要小很多，从“安全型、经济性、适用性”三方面综合分析得出，丝杆及其它部件采用高强度合金钢材料完全满足作业要求。

2 设计实施

2.1 绘制专用工具的示意图

根据专用工具功能需要绘制符合方案确定的专用工具示意图如图5所示。

图5 专用工具示意图

使用时，将前端翻板卡与联板连接，后端卡具与瓷绝缘子钢冒可靠固定，调节丝杠，将两端瓷绝缘子收紧，实现更换作业。

2.2 设计专用工具的具体尺寸规格

1）根据导线侧联板尺寸，设计翻板卡的尺寸

查阅同双分裂导线杆塔金具组装图，测量出导线侧LF—2540型联板的具体尺寸：联板长：470mm，联板宽：180mm，螺孔直径：24mm，相邻螺孔间距：110mm、400mm。

根据联板尺寸确定了翻板卡各部位最终加工尺寸，如图6所示。

图6 翻板卡加工尺寸

2）根据瓷瓶间距，确定丝杠的规格尺寸

对现行使用的耐张瓷绝缘子串中的瓷瓶间距进行测量，确定了丝杠初步尺寸为22mm*220mm，操作手柄为220mm*40mm*20mm。

3）参照原有闭式卡，制作后端固定卡具

对原有闭式卡后端的固定卡具尺寸进行测量，参照尺寸，确定了专用工具瓷瓶段固定卡具各部位初步尺寸，并制作模型，经验证后确定最终加工尺寸如图7所示。

图7 后端固定卡具

2.3 委托厂家加工组装

委托厂家按照图纸加工完成专用工具各部件，经测量，各部件误差均小于0.5 mm。将专用工具各部件组装，经检测各部件接口部分连接牢固，可靠性100%。

工具组装图如图8所示：

图8 工具组装图

3 实验验证

3.1 实验室测试

对组装卡具进行力学试验，经试验，专用工具在实验负荷10T状态停留2分钟、在工作负荷4T状态停留1分钟，无变形、无破坏，完全满足作业要求。

3.2 现场测试

经专业权威部门鉴定合格后，使用更换双分裂导线带电侧单片绝缘子进行带电更换220kV泰天I线7#中相带电侧单片零值瓷绝缘子，经统计，共用时28分钟，相比传统更换方式减少用时60分钟。

4 结论

通过现场使用验证，专用工具满足现场环境需要，实现了双分裂导线带电侧单片瓷绝缘子更换的操作，简化了操作程序，减少了线路停电时间，降低了劳动强度，满足了现场要求。

［1］杨军.带电更换220kV双分裂导线耐张绝缘子的研究［G］.2009年云南电力技术论坛文集（文摘部分）：23-26.

［2］郑和平.同杆、塔多回路线路带电作业存在的问题和解决方法［J］.中国新技术新产品，2011，（14）.