绝缘子挂点单改双横担固定器的研制

杨瑞娟，岐召阳，连 欢

（1.河南城建学院电气与控制工程学院，河南 平顶山 467001；2.国网河南省电力公司平顶山供电公司，河南 平顶山 467001）

0 引言

国家电网公司系统内曾发生过因为单挂点复合绝缘子串掉落而造成的严重事故，所以多次规定要求将“三跨”区段的单挂点绝缘子串更换成双挂点绝缘子串。根据《国家电网公司关于印发架空输电线路“三跨”重大反事故措施（试行）的通知》要求：“三跨”区段绝缘子“单串改双串”应采用双挂点。为防止“三跨”区段发生倒塔、断线、掉串等事故，“三跨”线路要全面将单挂点绝缘子串改为双挂点绝缘子串。

对某供电公司辖区内“三跨”线路区段单、双挂点杆塔所占比例进行了调查统计，结果如表1 所示。由表1 可知，“三跨”线路区段绝缘子单挂点杆塔已经占到杆塔总数的84.6%，绝缘子挂点单改双工作任务量较大。

表1 某供电公司辖区内“三跨”线路区段单、双挂点杆塔所占比例调查统计

更换绝缘子串之前，首先需要将杆塔挂线点的单挂点角钢更换为双挂点角钢。传统作业方法通常在停电状态下采用手扳葫芦或紧线器对横担进行临时固定。对绝缘子串“单改双”工作过程中挂线点角钢更换用时进行了调查，结果如表2所示。由表2 可知，杆塔横担挂线点角钢更换平均用时较长，最短20 min，最长则需要72 min，主要原因在于缺少专业的横担固定支撑工具，对横担固定支撑效果不佳，角钢拆除后，易于出现杆塔横担塔材变形导致无法拆卸安装联板等情况，造成挂线点角钢更换费时费力，效率较低。

为了提高杆塔横担挂线点角钢更换效率，有利于绝缘子挂点单改双工作的开展，本文研制了一种绝缘子挂点单改双横担固定器，有效解决了传统作业方法拆除角钢后的横担变形问题，提升了检修作业效率，减少了线路的停电检修时间。

表2 绝缘子串“单改双”过程中挂线点角钢更换用时调查数据

1 双横担固定装置的研制

1.1 研制思路

绝缘子挂点单改双横担固定器的研制从以下几个方面进行考虑。

a） 为便于地面及塔上作业人员提升和组装装置，减少人员在运输和搬运过程中的劳动强度，根据现场实际经验并且按照从轻的原则，确定装置的整体质量不超过15 kg。

b） 新工具应具有很好的通用性和适用性，横担固定器长度可灵活调整，需满足某供电公司辖区内全部110 ～220 kV 输电线路“三跨”杆塔横担下平面所用角钢尺寸的要求。

c） 新工具应具有较好的承力性，抗拉伸强度高，满足抗3 t 的拉力实验要求。

d） 从操作性方面考虑，新工具要设计合理，承重性强，操作简单，便于携带。

1.2 研制方案

1.2.1 结构设计

根据工具的研制思路，工具结构上由双向调节丝杠、棘轮自锁式“T”型调节拉杆、UL 联动装置组成。双向丝杠可操作性强并且在实际工作中能够减轻作业人员的劳动强度，利用丝杠传动原理进行长短调节，通过UL 联动装置将横担侧角钢固定[1]，有效解决了传统作业方法拆除角钢后横担不易固定的难题。

某供电公司辖区内典型“三跨”杆塔横担下平面所用角钢型号及横担宽度如表3 所示。为使新工具具有很好的通用性和适用性，将工具的卡槽深度设计在56～90 mm 之间，槽宽设计在5～8 mm之间，丝杠调节行程设计在400～850 mm 之间。

棘轮自锁式“T”型调节拉杆调节范围大于400 mm，在收紧过程中消耗的体力较小，并且具有便于安装、拆除、效率高及稳定性强的特点，棘轮自锁式“T”型调节拉杆设计如图1 所示[1]。

表3 某供电公司辖区内典型“三跨”杆塔横担下平面所用角钢型号统计

图1 棘轮自锁式“T”型调节拉杆设计图

UL 联动装置实现对横担侧角钢的固定，其作为横担固定器的主要承力部分，主体由镁铝合金整体切割而成，整体设计采用“内U 外L”形结构（如图2 所示），其中A、B 两点为丝杠长度固定点，A、B 之间的间距为100 mm（某供电公司辖区内典型“三跨”杆塔横担下平面所用角钢最大型号为90 mm×8 mm，蝶形螺栓所占空间为10 mm），C 点为活动点，E 点通过活动与D 点连接，通过拧紧蝶形螺栓对角钢形成全方位固定[2]。

根据整体设计思路，绝缘子挂点单改双横担固定器的结构设计如图3 所示。

1.2.2 材质选择

图2 UL 联动装置设计图

图3 双横担固定装置整体结构设计图

根据研制思路，在满足工具整体质量和承力性要求的前提下，对合金钢、合金铝、铝镁合金3 种常用材料进行比较分析，根据各部件要机械强度高，便于加工，且应尽量减轻装置整体质量的原则，选用合金钢作为调节丝杠的制作材料，选用铝镁合金作为UL 联动装置的制作材料。合金钢、合金铝、铝镁合金材质的优缺点对比如表4 所示。

表4 双横担固定装置材质选择对比

1.2.3 工具的加工制作

按照研制方案对绝缘子挂点单改双横担固定器进行了加工制作，其实物如图4 所示。

图4 双横担固定装置实物图

2 双横担固定装置试验效果及分析

2.1 现场试验

绝缘子挂点单改双横担固定器研制成功以后，在某220 kV“三跨”线路杆塔上进行了现场验证，对完成一基“三跨”区段杆塔复合绝缘子单改双工作所用时间进行了统计，结果如表5 所示。

表5 “三跨”区段杆塔复合绝缘子单改双所用时间

2.2 试验效果分析

通过现场试验，可得出如下试验结果。

a） 使用单改双横担固定器，操作工艺简单，更换一基“三跨”线路杆塔横担挂线点角钢所需平均作业时间从原来的45 min 减少到了现在的20 min，大大提高了检修作业效率。

b） 工具整体质量为12.9 kg，满足了工具质量不超过15 kg 的设计要求，携带及操作方便。

c） 工具承力性能好，抗拉伸强度高，进行抗3 t的拉力实验，未发现松动、损坏及变形情况[3]。

e） 工具具有良好的通用性及适用性，长度、卡槽深度、槽宽可灵活调整，适用于某供电公司辖区内所有110～220 kV“三跨”杆塔的使用。

3 装置应用情况分析

3.1 经济性分析

绝缘子挂点单改双横担固定器研制成功以后，首先在某供电公司开展了推广应用，以某220 kV“ZG”线为例，在工具研制成功前改造一基杆塔停电时间至少为3 h，工具研制后改造一基杆塔停电时间为2 h，该供电公司开展该项目塔上检修作业人员为8 人，即最多同时分为4 个小组开展工作[4]，采用新研制的工具共完成220 kV“ZG”线“三跨”及其他重要区段“单改双”工作共计16 基杆塔的改造任务，该线路的正常负载为110 000 kW，以目前电差价 0.07 元/（kW·h）（即供电公司利润） 计算，至少可节省的总停电时间为4 h，可直接减少经济损失30 800 元。该装置的进一步推广应用将能产生更高的经济效益。

3.2 可推广性分析

该工具的卡槽深度、槽宽、丝杠调节行程均是按照某供电公司辖区内典型“三跨”线路杆塔结构特点进行设计，可适用于该供电公司辖区内大部分220 kV 及以下电压等级输电线路“三跨”及重要区段绝缘子串“单改双”工作的需要。通过调整工具的结构尺寸，也可将该绝缘子挂点单改双横担固定器推广应用于500 kV 及以上电压等级输电线路和其他形式220 kV 及以下电压等级输电线路杆塔。该装置的成功推广应用，为国家电网公司系统内“三跨”区段单挂点绝缘子串更换成双挂点绝缘子串工作提供了技术支撑，更有效地保证了输电线路高效安全运行，减少了线路停电时间，提高了供电可靠性。

4 结论

本文针对在“三跨”区段杆塔的单挂点绝缘子串改造为双挂点绝缘子串过程中，杆塔横担塔材易变形导致作业效率较低的问题进行了分析，研制了一种绝缘子挂点单改双横担固定器，通过试验分析，得出了以下结论。

a） 该装置成功解决了传统“单改双”作业过程中无专用横担固定装置，在挂点角钢拆除后横担易变形的难题，可广泛应用于“三跨”及其他重要区段输电线路的“单改双”工作中。

b） 该装置结构设计巧妙，利用丝杠传动原理进行长短调节，通过UL 联动装置将横担侧角钢固定，可以有效提高杆塔横担挂线点角钢更换效率，减少了对停电线路的检修时间。

c） 该装置携带方便，安装及操作简单，省时省力，平均每相挂线点角钢更换用时仅为20 min。

d） 该装置承力性能好，抗拉伸强度高，长度、卡槽深度、槽宽可灵活调整，具有良好的通用性及适用性。

e） 该装置经济效益好，便于推广应用。