±800 kV特高压输电线路带电作业工器具改进

马 军

(国网甘肃省电力公司检修公司，甘肃 兰州 730050)

0 引言

带电作业技术应用是保证电网安全经济运行、提高供电可靠性和设备完好率的重要手段。近年来，国家电网公司要求大力开展带电作业，以“能带不停”为原则，夯实设备管理，提高设备的健康水平。±800 kV特高压输电线路带电作业作为新一代电压等级带电作业，无成熟工器具应用经验可借鉴，且作业次数少，作业劳动强度大，作业时间长;而作业时间越久，危险系数越大。为充分保证作业人员安全及设备安全，改进带电作业工器具，降低作业时间，提高工作效率是很有必要的。

1 ±800 kV特高压输电线路带电作业工器具应用现状

±800 kV特高压输电线路具有塔体高、塔材厚、金具串长等特点，其带电作业工器具(主要为绝缘工器具、金属工器具)在长度及重量上都比750 kV及以下电压等级带电作业工器具要增加很多。目前，±800 kV特高压输电线路带电作业主要有更换悬垂串、更换耐张串任意片、更换防震锤间隔棒或修补导线等项目，其作业所需金属工器具主要为卡具及液压操作装置，绝缘工器具主要为绝缘承力板。在现场作业过程中，发现现有带电作业工器具应用存在以下3方面问题。

1.1 工器具适用范围存在局限性

±800 kV特高压输电线路带电作业第1代工器具主要根据单一线路设备特点研制而成，因线路塔型不一样，金具串型及长度也不一样，造成研制出的金属工器具、绝缘工器具不能适应所有±800 kV特高压输电线路设备，存在一定的局限性。在某些线路上常出现卡具无法固定、绝缘承力板尺寸与金具串长不匹配等问题，必须加以改进。

1.2 工器具笨重、不灵活

±800 kV特高压输电线路带电作业金属工器具材质为钛合金(TC4)，虽是承受额定机械荷载后同比最轻的材质，但重量仍是750 kV及以下电压等级带电作业金属工器具的2—2．5倍。绝缘承力拉板在满足额定荷载及绝缘距离时，当其长度为9 m时，重量达到14 kg，与750 kV及以下电压等级带电作业工器具相比略显笨重。在作业时，因工器具活动裕度小，不够灵活，与金具连接必须严丝合缝才能安装固定。

以更换直线塔悬垂串为例，绝缘承力拉板与液压操作装置组装好的重量为20 kg。因重量大，地电位作业人员在将其与卡具连接时，操作困难极大;且直线塔更换悬垂单双串用翻板卡具，在拆除绝缘子串下端均压环时，还需控制卡具与六线联板承力点位置一致，操作繁琐。

1.3 液压操作装置连接繁琐、行程短

第1代液压操作装置主要包括液压油箱、操作机构、机械传动丝杆。双传动系统丝杆装置采用液压+机械传动方式，以使一个系统的失效不影响另一个系统的正常工作。但是在现场使用时，发现传动丝杆和液压装置组装受力后，时常出现液压丝杆打压后行程无变化，仅能依靠机械传动将丝杆收紧;且液压丝杆行程短，仅为200 mm，必须将机械丝杆收紧或释放后，再配合液压装置打压或泄压，才能顺利拆、装绝缘子。

通过以上分析可知，目前带电作业工器具存在不少问题，造成作业人员操作费时较费力。工器具可操作性不强，是造成带电作业开展少，甚至不开展的主要原因。随着对电网安全可靠供电要求越来越高，±800 kV特高压输电线路带电作业将成为保障线路安全稳定运行的重要手段。为满足带电作业安全有序要求，应改进、创新带电作业工器具样式、结构，并应用新工艺、新技术、新材料来解决工器具操作性不强的问题。通过对工器具改进，使其更灵活，便于作业人员操作使用，从而进一步提高工作效率，降低作业人员劳动强度，大幅度提高带电作业的安全性、灵活性和经济性。

2 带电作业工器具改进及应用效果

为了便于±800 kV特高压输电线路带电作业的开展，避免工器具在长度及重量上增加带来的不便，通过多次模拟带电作业，对绝缘拉板、液压油壶、液压紧具、卡具等带电作业工器具进行了多次改进和革新。改进革新后的工器具使用更加便捷，安全性能更可靠，同时能降低工作强度，提高作业速度，达到了缩短操作时间、提高工作效率的目的。

2.1 卡具改进

2．1．1 扁担卡

扁担卡连接于横担角钢上，分别和翻板卡、悬垂串下卡配套使用，是用来更换直线单、双串及直线转角单、双串绝缘子的卡具。

最初的±800 kV特高压输电线路带电作业用扁担卡(第1代扁担卡)部件多、连接繁琐，在起吊过程中易落物，且需要与手动机械调节丝杠(可调节量程为300 mm)配套使用。在作业时，整套工器具连接完成后，首先要使用机械调节丝杠再进行手动调节，费时费力，效果一般。

经在多种±800 kV特高压输电线路塔型上进行试验研究后，在第1代扁担卡的基础上，研发出了第2代扁担卡。第2代扁担卡将原第1代的分装部件进行了整合，形成了一体化工具。不需现场再次进行连接安装，且不需再配套手动机械调节丝杠，可直接使用液压操作装置，具有工器具易用、操作简单的特点。

经过试验，在同样作业人数的前提下第2代扁担卡比第1代大约节省30 min工作时间。第1，2代扁担卡实物分别如图1， 2所示。

图1 第1代扁担卡

图2 第2代扁担卡

2．1．2 翻板卡

翻板卡与扁担卡配套，是用来更换直线转角单、双串绝缘子的卡具。

第1代翻板卡孤度小、开合角度小，且安装后承力点在卡具卡槽处，在使用过程中不易于随时观察，难安装且易碰撞绝缘子下端瓷(伞)裙而造成绝缘子破损。

经在多种±800 kV特高压输电线路塔型上进行试验研究后，研发出了第2代翻板卡。对卡具弧度、开合角度进行调整放大，使其安装便捷，适用于所有悬垂串绝缘子，并将承力点位置调整至中心圆孔处，根据金具螺栓分别设计多种孔径进行配套。经试验，该卡具安装、使用方便，且不损伤金具及绝缘子。第1，2代翻板卡分别如图3，4所示。

图3 第1代翻板卡

图4 第2代翻板卡

2．1．3 悬垂串下卡

悬垂串下卡用于连接六线联板，与扁担卡配套，是用来更换直线单、双串绝缘子的卡具。

悬垂串下卡是经过多次模拟带电作业摸索、试验，创新研制出的新产品。悬垂串下卡与翻板卡在更换直线单、双串绝缘子的作用一致，适用于悬垂串脱串作业。但悬垂串下卡改变了传统的提线脱串作业方法，利用挂线联板进行脱串作业，比翻板卡重量减轻了近2/3。相比翻板卡，它更具备小巧、灵活、轻便、便于安装等特点。经试验，在安装作业过程中可为等电位作业人员节省大量体力，并可节约20 min工作时间。悬垂串下卡实物如图5所示。

2．1．4 悬垂串闭式卡

悬垂串闭式卡可连接在XWP-420，XWP-550等多种型号悬式瓷质绝缘子后，配套液压收紧装置用于更换悬垂串首末端任意片瓷质绝缘子。

因双伞或三伞瓷质悬垂串绝缘子钢脚短，与钢锚连接后钢锚离绝缘子伞群距离近，常规闭式卡无法正常使用。根据绝缘子之间间距小、悬垂串承受垂直荷载等关键问题，与生产单位联合研发了悬垂串闭式卡。相比原耐张塔闭式卡，该卡具有薄、轻的特点，实物如图6，7所示。

2.2 直线液压收紧装置改进

直线液压收紧装置由2部分设备组成，分别是液压连接器和液压操作器。该装置用于连接绝缘拉板(杆)和卡具，在作业过程中用液压装置收紧、放松整体工器具，起到拆卸、安装绝缘子的作用。

图5 悬垂串下卡

图6 悬垂串闭式卡

图7 耐张塔闭式卡

第1代直线液压收紧装置的缺点:

(1) 油壶为金属箱体，体积较大、笨重;

(2) 液压收紧装置行程较短，行程仅为200 mm;

(3) 在模拟带电作业更换直线整串绝缘子作业时，发现液压收紧装置行程较紧张，裕度不够，不能进行调节。

针对上述情况，联系厂家技术人员研发出了第2代直线液压收紧装置，将油壶改为塑料箱体且减小了容量，从而减轻了重量，方便携带，操作灵活;将液压行程加长至280 mm，并增加了200 mm手动部分，行程增大，调节范围变广。

经过试验，相比第1代产品(见图8)，第2代产品(见图9，10)更加轻便、便于安装，可节约40 min分钟作业时间。

图8 第1代直线液压收紧装置

图9 第2代直线液压收紧装置液压操作器

2.3 承力工具改进

2．3．1 绝缘承力工具

±800 kV特高压输电线路带电作业承力工具有2种，分别是绝缘拉板和绝缘拉杆，均采用玻璃钢材质。绝缘拉板作为第1代产品，宽70 mm，厚度20 mm，强度高、承受荷载大，但相对笨重;其长度分为4 m，3．5 m 2种，运输使用不方便。

经与生产厂家沟通后，研制出了轻便、易用的绝缘拉杆。该绝缘拉杆采用φ40空心棒，长度有3．5 m，3 m和1 m 3种，两端为金属端头，能满足带电作业垂直档距400 m垂直荷载要求，与绝缘拉板相比重量减轻了1/3。

经试验，绝缘拉杆相比绝缘拉板重量轻、便于安装，节省了作业人员的体力。绝缘拉板与绝缘拉杆实物如图11，12所示。

图10 第2代直线液压收紧装置液压连接器

图11 绝缘拉板

图12 绝缘拉杆

2．3．2 可调节式手动收紧装置

±800 kV特高压输电线路上的悬垂串绝缘子长度不同，金具串长也不同;金具串长多为10．3—11．2 m，存在900 mm可调量程。现有液压及手动调节装置不能满足使用要求，存在连接后工具过长或过短不能正常作业的情况。

在绝缘拉杆或绝缘拉板调节长度有限，且要保证导线端电气间隙的前提下，研发了一种可调节式手动收紧装置，其量程为400—900 mm，在均压环下与悬垂串下卡连接配合使用，弥补了绝缘拉杆或绝缘拉板调节长度不足的缺点。经试验，该装置机械性能及调节范围完全满足作业要求。可调节式手动收紧装置如图13所示。

3 带电作业工器具进一步改进建议

3.1 应用新工艺、新材料

通过应用新工艺、新材料，减少工器具的质量和体积。如用更轻便的高强度绝缘杆，减少工器具的种类，实现简便化、轻量化，降低劳动强度。

3.2 设计研制便捷工器具

通过科学研究、合理设计，将不同塔型、不同金具型式、同类型作业的工器具通用化、简便化、轻巧化，以提高工器具的利用率和作业效率。

3.3 编制完善带电作业工器具使用说明书

带电作业工器具现场使用说明书应包含作业范围、安装要求、机械性能、使用中应注意的问题及关键环节和检查、试验方法及要求等内容，从而强化带电作业工器具技术管理;并要求作业人员在作业前应对照说明书检查作业所需工器具是否合格、齐备，以保证作业人员的生命安全。

4 结束语

通过对±800 kV特高压输电线路带电作业工器具的不断改进完善，针对作业特点研制更简单、便捷的作业工器具，并在现场实际中成功应用，极大降低了作业人员劳动强度，减少了作业时间，提高了作业效率。

带电作业工器具仍有很大改进空间，可通过研制使用新工艺、新材料的便捷工器具，进一步扩大带电作业工器具的应用范围，提高操作效率，促进带电作业水平的提升。