特高壓定距式軟母線壓接裝置的研制和應(yīng)用

包毅，張斌，付英華，周亞輝，高士濤，張新旺，劉華

(1.鄭州大學(xué)電氣工程學(xué)院，鄭州市，450002;2.河南送變電建設(shè)公司，鄭州市，450051)

0 引言

軟母線安裝工程中，線夾壓接是重要的隱蔽工程和關(guān)鍵質(zhì)量控制點(diǎn)，壓接質(zhì)量的好壞直接影響母線的機(jī)械和電氣性能，也直接影響工程的工藝觀感。1 000 kV特高壓南陽變電站擴(kuò)建工程需要安裝1 000 kV軟母線13跨，壓接耐張線夾312個(gè)。南陽站擴(kuò)建工程500 kV配電裝置區(qū)需要安裝軟母線27跨，壓接耐張線夾324個(gè)，同時(shí)還有引流線夾和設(shè)備線夾669個(gè)。線夾壓接工作量非常大，而且這些線夾壓接的時(shí)間受到限制，有近500個(gè)線夾必須在停電期間完成壓接及安裝。

與常規(guī)的500 kV耐張線夾相比，1 000 kV耐張線夾外徑和長度均有所增大，需要壓接的模數(shù)也有所增加，這對(duì)于保證壓接成品的一致性來說難度更大。如果采用人力操作方式進(jìn)行耐張線夾的壓接，勢必造成資源的浪費(fèi)，壓接質(zhì)量也難以控制。因此，有必要開發(fā)機(jī)械化的壓接裝置，提高壓接速度，保證壓接質(zhì)量［1-6］。

1 定距式軟母線壓接裝置的研制

常規(guī)的耐張線夾壓接方法采用人力控制，將線夾放入壓接鉗壓接1模后，作業(yè)人員挪動(dòng)線夾或者壓接鉗，然后進(jìn)行下1模的壓接［7］。1 000 kV耐張線夾需要壓接14模，靠人力挪動(dòng)很難保證每1模的線夾角度一致。耐張線夾還受到所連接導(dǎo)線的重力的作用，導(dǎo)致耐張線夾鋁管在未受力時(shí)為傾斜狀態(tài)，在這種情況下對(duì)線夾進(jìn)行壓接，由于線夾各模之間受力方向不一致，就會(huì)出現(xiàn)線夾彎曲現(xiàn)象。文獻(xiàn)［7-8］規(guī)定了相鄰2模之間的重疊量不小于鋼模長度的1/3，由于人力控制很難保證每次相鄰2模之間的重疊量一致，造成耐張線夾鋁管受力不平衡，引起耐張線夾彎曲。壓接管壓接后，其彎曲度不宜大于壓接管全長的2%［7］，如果彎曲度超標(biāo)，還要進(jìn)行校直處理。雖然通過校直處理能夠?qū)澢刃Ｖ痹?%以內(nèi)，但耐張線夾的強(qiáng)度會(huì)受到影響。

為了保證1 000 kV南陽站擴(kuò)建工程母線安裝的質(zhì)量，確保工期符合節(jié)點(diǎn)要求，設(shè)計(jì)了定距式軟母線壓接裝置，將耐張線夾和導(dǎo)線固定，利用機(jī)械方式控制壓接鉗的移動(dòng)，避免了人力控制時(shí)出現(xiàn)的不確定性。定距式軟母線壓接裝置的結(jié)構(gòu)如圖1所示。采用50 mm×50 mm×5 mm角鋼制作專用的框架底盤，在框架中部安裝滑動(dòng)軌道和轉(zhuǎn)動(dòng)絲杠，滑動(dòng)軌道側(cè)面安裝有標(biāo)尺，絲杠靠框架兩端的軸承固定并可轉(zhuǎn)動(dòng)，根據(jù)壓接鉗的大小制作壓接鉗底盤，在底盤下部安裝有絲杠的套絲，如圖2所示。通過手動(dòng)飛輪使絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)，來帶動(dòng)壓接鉗的前進(jìn)或后退。在軌道的兩端，安裝有固定鋼錨和導(dǎo)線的支架，如圖3所示。支架將鋼錨和導(dǎo)線固定之后，線夾只能隨著壓接鉗上下移動(dòng)，不能前后左右移動(dòng)，避免了線夾彎曲現(xiàn)象的出現(xiàn)。

圖3 導(dǎo)線固定支架Fig.3 Busbar fixation apparatus

2 定距式軟母線壓接裝置的應(yīng)用

為了保證1 000 kV南陽站擴(kuò)建工程在第1次和第2次停電階段母線安裝工作能夠順利進(jìn)行，并滿足工期節(jié)點(diǎn)要求，共投入250 t液壓機(jī)4臺(tái)，配置1 600 mm2導(dǎo)線線夾模具6套，現(xiàn)場派駐壓接熟練工4人，并制作了2套定距式軟母線壓接裝置。在第1次停電施工階段，采用人力和機(jī)械方式同時(shí)壓接耐張線夾，現(xiàn)場實(shí)況照片見圖4，壓接結(jié)果對(duì)比見表1。

圖4 機(jī)械控制壓接Fig.4 Mechanical control crimping

機(jī)械控制壓接的操作過程如下:

(1)將導(dǎo)線及線夾進(jìn)行預(yù)處理［9］，線夾鋁管及導(dǎo)線安裝到位后，搖動(dòng)飛輪將壓接鉗調(diào)整到適當(dāng)位置，然后將導(dǎo)線及線夾安裝在壓接裝置上，利用前端的支架將鋼錨端頭夾緊，利用后端的支架將導(dǎo)線夾緊。

(2)壓接完成1模后，對(duì)照滑動(dòng)軌道上的刻度搖動(dòng)飛輪，帶動(dòng)壓接鉗移動(dòng)，控制每模前進(jìn)40 mm(下1模需要與上1模重疊20 mm)［10］。

(3)壓接鉗按照刻度移動(dòng)到位后，操作液壓機(jī)進(jìn)行壓接，如此循環(huán)完成線夾的壓接。1個(gè)線夾壓接完成后，將兩端支架的夾子松開，取出線夾，完成壓接。

整個(gè)壓接過程中，只需人力控制液壓機(jī)，根據(jù)刻度控制壓接鉗的移動(dòng)，節(jié)省了人員投入，杜絕了人為因素的不確定性造成的線夾彎曲和各模之間的重疊量不一致。

表1 壓接結(jié)果對(duì)比Tab.1 The results comparison of crimping

由表1可看出，采用定距式軟母線壓接裝置具有以下優(yōu)點(diǎn):(1)所需人員成倍減少，降低了成本;(2)工作效率大幅提高，由于采用機(jī)械控制的方式，線夾的安裝更加方便，節(jié)省了人為控制時(shí)反復(fù)調(diào)整線夾的時(shí)間，壓接線夾無彎曲，也節(jié)省了校直線夾的時(shí)間;(3)壓接成品一致性好，杜絕了耐張線夾彎曲的質(zhì)量通病，相鄰模之間重疊量一致，外觀工藝美觀。

3 安全性分析

在第1次停電施工階段，有大量的線夾需要壓接，采用人力操作和機(jī)械操作同時(shí)進(jìn)行壓接。采用人力操作的一組在壓接了一定數(shù)量的線夾后，出現(xiàn)了壓接鉗頂蓋斷裂的危險(xiǎn)情況，不得不更換新的壓接鉗，降低壓接速度。

出現(xiàn)壓接鉗斷裂的情況后，對(duì)鋼模外形和壓接鉗斷口進(jìn)行了檢查，發(fā)現(xiàn)鋼模有一定的變形，端口呈傾斜狀。通過分析認(rèn)為，壓接過程中，液壓機(jī)油壓達(dá)到80 MPa，壓接鉗出力達(dá)2 000 kN，線夾壓接到位后液壓鉗上蓋承受2 000 kN的力，連續(xù)的壓接使鋼模和上蓋連續(xù)受到擠壓，溫度上升，引起鋼模和壓接鉗上蓋的強(qiáng)度出現(xiàn)細(xì)微的變化，連續(xù)的壓接造成這種細(xì)微變化的疊加。液壓機(jī)操作人員在操作液壓機(jī)時(shí)稍有疏忽導(dǎo)致液壓機(jī)壓力過高，即引起壓接鉗上蓋斷裂。

通過對(duì)壓接過程鋼模變形和傾斜狀的端口產(chǎn)生原因的分析得知，人為控制壓接操作時(shí)，由人員將線夾調(diào)整到位后，線夾和壓接模之間總會(huì)有一小夾角，在壓接鉗下模頂升過程中會(huì)導(dǎo)致上模受力不均，進(jìn)而引起上蓋受力不均，如果由同一組人員連續(xù)操作同一壓接鉗，就會(huì)造成鋼模和壓接鉗上蓋出現(xiàn)細(xì)微變形，在某一次壓力過高時(shí)引起壓接鉗上蓋斷裂。

軟母線壓接裝置壓接鉗連續(xù)工作并未出現(xiàn)異常情況，主要是由于壓接裝置始終保持了線夾與鋼模的平行，使鋼模受力均勻，避免了危險(xiǎn)情況的出現(xiàn)［11］。

4 結(jié)語

與常規(guī)的壓接方法相比，本文提出的定距式軟母線壓接裝置安全性能高，在1 000 kV南陽站擴(kuò)建工程的母線安裝工程中得到了應(yīng)用，并發(fā)揮了很好的效果，對(duì)消除質(zhì)量通病、保證施工任務(wù)的完成、提高工藝起了積極的促進(jìn)作用。

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