220kV 双回线路直线塔带电更换V 型绝缘子串工器具研制

连伟平

（国网莆田供电公司，福建 莆田 351100）

随着莆田电网建设的不断发展，大量多回路紧凑型塔和V 型绝缘子串在送电线路上得到了大量使用，但带电更换V串瓷瓶的带电作业在全省尚未开展。当V 型绝缘子串发生故障时，运行维护班组因为缺乏工具器等因素无法开展带电消除缺陷，需停电消除缺陷，这增加了线路停电时间，降低了供电的可靠性。

1 工器具的技术要求

莆田电网中220kV 莆惠Ⅱ、Ⅲ回是同塔双回线路，并且大量使用V 型合成绝缘子串。经统计使用V 型绝缘子串结构的塔型共三种，分别为ZM21、ZM22、ZM23；V 型绝缘子串为长短不一悬挂方式，长边为不等长的连杆（金具）悬挂形式，导线侧金具连接形式多种。不同的塔型，其横担宽度不同为1200 ～1300mm，横担上的角钢也不同，分别为16Mn ∠100×8、16Mn ∠90×7、16Mn ∠75×6。

在带电更换V 型绝缘子串时，首先需要在导线端挂点的正上方，设立挂点，设置起重卡具，并通过绝缘拉板板与导线侧的双分裂垂直吊钩来配置组成，提升双分裂导线，使绝缘子串不再受力，这是带电更换的重要步骤之一。

起重卡具的设计是工器具研制的技术关键之一，设计垂直荷载时应考虑到杆塔的档距、地形的不同。此外，因杆塔之间的垂直档距大小不一，垂直荷载也不一样，起吊时的有效行程也不同，故对起重丝杠的要求也应列为重点。起重丝杠应保证其能达到起吊荷重要求，同时应保持有效行程在500mm 左右，并采用防扭设计，防止在荷载大的情况下，操作起重丝杠时跟着转动，造成扭力过大，危急绝缘拉板的安全性能。

2 工器具垂直荷载的确定

220kV 莆惠II、III 回导线有两种双分裂LGJ-300/25和LGJ-300/40。莆惠II 回5#直线塔的导线为双分裂LGJ-300/25、垂直档距为970m，是双回路中垂直档距较大的一基塔。现以5#塔为例计算直线V 型绝缘子串上的垂直荷载：

计算公式：G1=2×g×A×lv+Gi

=2×31.1074×10-3×333.31×970≈21kN

G最大=（21+1.5）×1.2×1.34=36.2kN

其中：g 为导线的垂直比载（g1或g3），N/m·mm2；A为导线计算截面，mm2；lv为垂直档距，m；Gi为绝缘子串总重量（绝缘子为合成绝缘子，故其重量忽略不计），N。

更换工作时需有操作人员在导线上作业，在计算更换情况荷载时，应考虑作业人员在导线上作业时的附加荷载。对220kV 线路导线附加荷载取1.5kN。此外还应考虑提升导线时的冲击系数1.2。风速高度变化系数Kin 取1.34。

根据《国家电网公司电力安全工作规程》（电力线路部分）：带电作业工具的静荷重为允许工作荷重的2.5 倍，故卡具的安全系数K 取2.5。

根据计算结果并综合现场的实际情况，确定在横担的两边各用一套卡具同时起吊，比较安全可靠，所以卡具的荷载按大于G‘最大/2，即按50kN 设计。起重丝杠采用轻便、强度高的优质碳素钢制作制造。绝缘承力工具作为保证设备和人身安全的重要组成部份，采用国内新型防潮、高强度引拔拉板制造。

3 工器具总体组装图（图1）

图1 工器具总体组装图

4 工器具的试验校核

4.1 主要技术参数

工作负荷：50kN 安全系数：n=2.5

材料选择：

主体：Lc4 钩体：40Cr

σS≥41kg/mm2σbs≥80kg/mm2

其许用弯曲应力[σ]=41/2.5=16.4kg/mm2

许用拉应力[σbs]=80/2.5=32kg/mm2

4.2 受力分析（图2、图3）

图2 卡具受力分析图

图3 A-A，B-B 截面强度校核

A-A 截面所受最大弯矩：

Mmax=5×103×120=6×105kg.mm

A-A 截面抗弯截面模量为：

WA=54×672/6=40401mm3

A-A 截面弯曲应力：

σA=Mmax/WA=6×105/40401=14.85kg/mm2≤[σ]=16.4

卡具A-A 截面弯曲强度满足。

B-B 截面强度校核：

B-B 截面所受最大弯矩：

Mmax=5×103×84=4.2×105kg.mm

B-B 截面抗弯截面模量为：

WB=54×703-34×503/6=33981mm3

B-B 截面弯曲应力：

σB=M m a x/W B=4.2×1 05/3 3 9 8 1=1 2.4 k g/m m2≤[σ]=16.4

卡具B-B 截面弯曲强度满足。

5 结语

根据现场使用的情况，所研制的工具器使用效果良好，它采用高强度优质锻压铝合金和优质碳素钢制作而成，工具器轻便，结构合理，操作方便；所编写的操作规程和作业指导书符合现场实际，可操作性强，各项技术指标符合带电作业相关规范要求，实现了带电更换莆惠Ⅱ、Ⅲ回线路的各种连接方式的V 串绝缘子，可作为省内220kV 线路相同塔型直线V 形串型式带电更换应用，也作为有关带电作业技术人员参考使用。下一步准备把主卡具上端与辅助件连接的吊点往外移，从而解决个别塔型连接无法垂直问题。另外，随着电网建设的不断发展，输电线路采用双分裂导线的截面不断增大，应该把现有的绝缘拉板更换成绝缘拉棒，以提高绝缘材料的机械强度，适应双分裂大截面线路的带电更换需要。