采空区输电线路系列工器具研究与应用

宰红斌，王利红，雷达

（国网山西省电力公司晋城供电公司，山西晋城048000）

采空区输电线路系列工器具研究与应用

宰红斌，王利红，雷达

（国网山西省电力公司晋城供电公司，山西晋城048000）

为解决采空区输电线路塌陷而引起的一系列诸如杆塔倾斜、杆塔位移、导地线间距与张力变化、基础差异沉降等问题，根据采空区杆塔的特征研制了系列工器具，经现场使用，有效解决了原有作业方式繁琐、复杂、强度大的难题，达到了预期效果，保证了线路安全稳定运行。

采空区；输电线路；工器具

0 引言

根据位于采空区杆塔的特征，针对杆塔检修时所遇到的实际难题，对工器具进行改良开发，在符合线路规程、规范要求的前提下研制了“导地线悬垂串自动调整装置、铁塔地脚螺栓拆卸工具、铁塔倾斜测量辅助工具、铁塔地脚螺栓专用丝扣修复器和铁塔地脚螺栓保护装置”等系列工器具。

1 采空区输电线路杆塔检修存在的主要问题

采空区发生塌陷后，位于不均匀沉降区的杆塔基础或拉线基础会随之出现不均匀沉降，杆塔就会出现倾斜。杆塔倾斜后，最直接的现象就是悬垂串偏移。这是因为杆塔倾斜后，塔头就会出现位移，而导地线由于其本身的应力作用及分布，极力使挂点位置维持原状态，这就导致了悬垂绝缘子串和架空地线悬垂线夹偏移。对于导线来说，由于绝缘子串具有一定的长度，可以自行调节一部分不平衡张力，因此轻微的倾斜不会对导线造成较大危害。而架空地线位于杆塔顶部，其偏移值几乎与杆塔顶相同，且其可自调节部分很小，因此其受力最大，严重的可拉断架空地线或地线横担[1]。

目前对于调整杆塔倾斜，常用的方式就是通过对铁塔塔腿地脚螺栓增加垫块，使四条塔腿基础面恢复水平状态。但在实际工作时，铁塔本身重量较大，倾斜后使四条塔腿地脚螺栓受力不均，地脚螺栓受力比较大，加上螺栓上附着的混凝土的影像和地脚螺栓丝扣变形、锈蚀严重，作业面积小等因素，给实际工作带来了很大的难度。

由于采空区地质变化频频，所以需要投入大量的人力物力进行测量和调整杆塔。综上，目前对于采空区输电杆塔调整、测量的难题有地脚螺栓受力变形、丝扣锈蚀难以拆除；导地线张力难以保证及时释放；测量和调节工作需要投入大量的人力、物力。

2 采空区输电线路杆塔检修存在问题解决方案

2.1 导地线悬垂串倾斜

为彻底解决采空区输电线路导地线悬垂串频繁调整的工作难题，避免倒塔断线等恶性事故发生，降低作业风险和人力、物力浪费，通过研制调整装置，实现了导地线悬垂串自动调整功能。

采空区输电线路导地线悬垂串倾斜自动调整装置，包括调整装置本体、与其连接的特制滚动轴、轴套以及与调整装置本体与悬垂串连接的连板等，具体如图1所示。

图1 采空区输电线路导地线悬垂串倾斜自动调整装置结构图和与地线连接示意图

调整装置材料采用Q420高强钢，设计安全系数均大于原线路金具的使用安全系数，可保证恶劣情况不发生断裂，可实现与现有多种金具的完美组合和水平方向360度自由旋转，保证杆塔倾斜在任何方向都能实现自动调整。

2.2 铁塔地脚螺栓拆卸

通过研制铁塔地脚螺栓拆卸专用工具，实现了铁塔地脚螺栓拆卸的省力与省时，摒弃完全依靠多人合力拆卸的现状。

根据地脚螺栓的大小、尺寸和所处工作面位置，采用高效行星变速齿轮作为主传动的省力工具，制作出特制的“内六角加长套筒扳手”，其上把与行星变速齿轮相连，套筒与预拆卸的地脚螺栓相连，重量轻携带方便，具体如图2所示。

图2 铁塔地脚螺栓拆卸工具结构示意图

该工具材料采用45号钢，结构强度完全满足拆卸工作要求，并根据不同的地脚螺栓规格制造了5种不同型号的内六角加长套筒（27、30、36、42、48）。包括加长套筒和行星变速齿轮省力扳手[2]。

2.3 铁塔倾斜测量

通过研制铁塔结构倾斜测量辅助工具，有效减少了测量工作需要投入的人员数目。该装置解决了采空区铁塔倾斜，需要2人扶持测量钢尺的现状，使测量工作由原来的4人减少至现在的2人。

铁塔结构倾斜测量辅助工具是由两块外部有箱体保护的强力磁铁组成。外侧把手的设计给携带和拆除都提供了方便。具体如图3所示。

图3 铁塔倾斜测量辅助结构示意图

使用过程中，利用两个辅助装置与塔身紧密连接固定测量工具（卷尺、皮尺等），减少测量时人员投入。由于固定紧密，测量精度符合规范要求。

3 地脚螺栓丝扣变形与异物清理

通过研制铁塔地脚螺栓专用丝扣修复器，解决了地脚螺栓受力变形以及保护帽混凝土附着在螺栓上拆卸难的现状。

根据地脚螺栓的大小、尺寸和所处工作面位置，研制出了特殊的内3点可调整式丝扣修复器。

根据不同的输电线路地脚螺栓型号，尺寸规格，制作出可调节尺寸大小的修复器，见图4。

图4 铁塔地脚螺栓丝扣修复器结构示意图

摒弃完全依靠人力，采用内3点可调整式丝扣修复器，减轻人力，适用性较强，可对任意方向螺栓丝扣进行修复。

4 铁塔地脚螺栓丝扣保护装置

由于混凝土附着在螺栓丝扣上特别难清除难拆卸，根据地脚螺栓的大小、尺寸按比例，用工程塑料制作出铁塔地脚螺栓丝扣保护装置，从施工源头上防止破坏地脚螺栓丝扣发生。该装置完全吻合螺栓外形，在混凝土保护帽浇制前安装于地脚螺栓上，隔离小石子、混凝土等杂物，保护了螺栓丝扣，同时还起到了防锈作用，具体如图5所示。

图5 铁塔地脚螺栓保护装置结构示意图

5 现场应用效果

5.1 采空区输电线路导地线悬垂串自动调整装置

通过在220 kV北段Ⅰ、Ⅱ线同塔架设路线路上使用可知，在6个月内未安装侧地线，释放张力调整共35次[3]，而安装侧只需在安装和拆除登塔2次即可，且能重复使用，可有效防止杆塔倾斜变化而引起的断线、杆塔构件断裂破坏及倒塔等恶性事故发生[4]，节省了人力、物力，降低了作业风险和提高了供电可靠性，安全经济效益良好。

5.2 铁塔地脚螺栓拆卸专用工具

通过现场使用，有效解决了因地脚螺栓所处工作面小拆卸费力的难题。从而使地脚螺栓能够轻松调整，在工作中达到了使用轻便、操作简单，提高了工作效率，减轻了工作人员的劳动强度，节约了工作时间。

5.3 铁塔结构倾斜测量辅助工具

通过现场使用，该装置解决了采空区铁塔倾斜测量，需要2人扶持测量钢尺的现状，使测量工作由原来的4人减少至现在的2人即可，减轻了劳动强度，达到了预期的效果。

5.4 铁塔地脚螺栓专用丝扣修复器

通过现场使用可轻松修复丝扣，拆卸地脚螺栓方便快捷，有效减少工作时间、降低工作难度。针对铁塔不同规格的螺栓，该工具适用性较强，可对任意方向螺栓丝扣进行修复。

5.5 铁塔地脚螺栓丝扣保护装置

通过现场使用，该装置能够和螺栓紧密吻合，有效保护了地脚螺栓丝扣，为以后检修工作的顺利进行提供了保证。

6 结论

该系列工器具的应用最大程度地提高了劳动效率，解决了威胁线路安全运行的隐患，有效降低了输电线路运维成本，确保安全可靠运行。

该系列工器具自投入使用以来，减少作业时间的同时提高了劳动效率，告别了原有作业方式的复杂、繁琐，填补了业内空白，获得国家专利3项，经有关部门评审和科技查新表明，前3项研究成果达到了国内领先水平。

［1］宰红斌，赵晋芳.采空区输电线路的运行维护与处治技术研究［J］.山西电力，2012（1）：12-15.

［2］王利红，原慧斌，陈建斌，等.铁塔地脚螺栓拆卸工具［P］.中国：ZL 201220122666.0，2013-01-16.

［3］宰红斌.输电线路采空区导地线悬垂串自动调整装置的研制［J］.科技创新与应用，2012（25）：16-17.

［4］宰红斌，梁静，宰洪涛，等.一种架空电力输电线路可位移悬垂串［P］.中国：ZL 201120405736.9，2012-06-06.

Research and App lication of Special Tools for Transm ission Lines at Gob Area

ZAIHong-bin，WANG Li-hong，LEIDa
（State Grid Jincheng Power Supp ly Com pany of SEPC，Jincheng，Shanxi 048000，China）

To solve a series problems caused by the transmission line’s collapsion in gob,such as tower tilt,tower displacement，change ofspacing and tension on cables,differential foundation settlementand other issues，a series ofspecial tools and instrumentswere developed based on the characteristicsof tower in gob.Itsapplication on site proved itan effectiveway to solve the originalproblems，and the desired effectwasachieved,which ensured safe and stableoperation of the line.

gob；transmission line；toolsand instruments

TM726

B

1671-0320（2014）04-0019-03

2014-02-20，

2014-05-13

宰红斌（1971-），男，山西晋城人，2008年毕业于三峡大学输电线路工程专业，工程师，从事输电线路运行管理工作；

王利红（1969-），男，山西晋城人，2011年毕业于山西经济管理干部学院电力系统自动化专业，技师，从事输电线路运行维护工作；

雷达（1987-），男，山西运城人，2011年毕业于中北大学电子信息工程专业，助理工程师，从事输电线路带电作业工作。