輸電線路架空地線提升工具的設(shè)計與應(yīng)用

鄭宏偉，陳 晨

（金華電業(yè)局，浙江 金華 321000）

0 引言

架空輸電線路多沿山區(qū)、丘陵架設(shè)，由于架空地線懸掛距離短，當兩側(cè)檔距嚴重不均勻時，架空地線的懸垂線夾經(jīng)常發(fā)生位移、偏斜等，造成此類檔距懸掛處的地線斷股，弧垂不一致，地線線夾偏移[1]，若采用LGJ-70/40等鋼芯鋁絞線良導(dǎo)體，容易發(fā)生外層鋁股損傷、斷股。架空地線線夾懸掛處經(jīng)常有雷電流通過，強大的雷電流會灼傷、燒損掛點金具，致使金具銹蝕、損壞、絕緣架空地線絕緣子劣化等。運行電位處理地線類缺陷大多采用提升方式進行檢修和更換[2-3]。

1 采用常規(guī)提線工具檢修時存在的問題

架空地線目前檢修更換采用的工具基本為套筒雙鉤、鏈條滑車提線工具，在地線頂架處用鋼絲繩套固定提線工具，因地線懸掛連接金具距離較短，500 kV常規(guī)架空地線一般為懸垂線夾直接連接，地線金具長度約為30 cm，若為絕緣架空地線，增加了聯(lián)板和2片地線絕緣子，地線金具長度約為50～70 cm，現(xiàn)有的套筒雙鉤、鏈條滑車均無法直接提升作業(yè)，如圖1、圖2所示。

目前多數(shù)運行單位采用手扳鏈條滑車、鋼絲繩套、轉(zhuǎn)向滑車等進行轉(zhuǎn)向提升檢修更換。該方法雖能完成架空地線提升檢修和更換，但所需工器具繁多（見表1），提升受力多有轉(zhuǎn)向，固定綁扎復(fù)雜且安全風險大。

2 專用地線提升工具的設(shè)計

圖1 地線金具長度

圖2 手板鏈條滑車最小長度

表1 500 kV線路地線提升更換作業(yè)工器具

為切實解決檢修更換中提升架空地線的困難，根據(jù)常規(guī)架空地線懸掛金具的實際，開發(fā)研制了如圖3所示的架空地線專用提升工具，該工具由橫擔固定部件（卡頭）、提升部件（絲杠及調(diào)整板）、地線接觸部件（導(dǎo)線鉤）三部分組成，適用于懸垂線夾直接懸掛、絕緣架空地線聯(lián)板式雙絕緣子懸掛等多種組合方式。

2.1 橫擔固定部件（卡頭）

由于該部件與橫擔直接接觸，部件結(jié)構(gòu)及安裝位置直接關(guān)系到橫擔塔材及工具的受力，經(jīng)過對500 kV地線橫擔結(jié)構(gòu)的統(tǒng)計分析及垂直荷載計算（500 kV地線荷載小于2 t，與現(xiàn)有的220 kV帶電作業(yè)荷載基本一致），并通過受力分析，認為當接觸部位在地線上方時，工具及接觸點材料的受力為最佳。

圖3 專用提升工具

根據(jù)目前已成熟應(yīng)用的220 kV帶電更換懸垂串作業(yè)卡具橫擔固定原理，決定采用卡頭式橫擔固定器。為適應(yīng)不同地線橫擔的角鋼結(jié)構(gòu)，設(shè)計要求卡頭安裝固定的水平卡（圖4）或垂直卡（圖5），卡頭的大小應(yīng)綜合考慮各種直線塔的地線橫擔結(jié)構(gòu)、塔材尺寸。為防止提升作業(yè)過程中卡槽滑出，在卡槽處還增加了固定螺桿，用作卡具提升受力時的保險裝置。

圖4 地線頂架固定水平卡

圖5 地線頂架固定垂直卡

2.2 提升部件

由于架空地線有直接與懸垂線夾或金具聯(lián)板連接和通過絕緣子與金具聯(lián)板連接絕緣架設(shè)2種方式，架空地線與地線頂架間的間隙不等，為滿足各種提升距離下檢修、更換的可操作性，設(shè)計考慮了調(diào)整板，采用高強度合金板材，加工多個調(diào)節(jié)孔距，可根據(jù)現(xiàn)場的地線對橫擔的距離隨意組合調(diào)整。

2.3 地線接觸部件（導(dǎo)線鉤）

該部件外觀上參照帶電作業(yè)更換絕緣子串時的導(dǎo)線鉤，選用高強度材料。由于部件與地線直接接觸，為防止提升時損傷地線，內(nèi)側(cè)沿地線方向設(shè)計成圓弧形，同時為確保設(shè)備的通用性及安全性，在設(shè)計鉤口大小尺寸時，根據(jù)500 kV線路架空地線及與導(dǎo)線配合的鍍鋅鋼絞線、OPGW光纜、鋁合金地線、LGJ類良導(dǎo)體并配上預(yù)絞絲護線條、PLP護線條后的直徑大小，優(yōu)化設(shè)計了地線鉤。

3 強度計算及試驗

3.1 強度計算

專用工具參數(shù)：卡頭寬3 cm，長5 cm，厚1 cm；采用3A21鋁合金，抗拉強度σ≥530 MPa，抗剪強度τ≥300 MPa，安全系數(shù)K=4，沖擊系數(shù)K1=1.1。采用JLB30-150型地線，設(shè)計最大風速30 m/s，設(shè)計覆冰厚度10 mm，垂直檔距最大取800 m，地線金具重量11.11 kg，地線單位長度質(zhì)量842.3 kg/km。地線垂直荷載G計算如下：

式中：Lv為垂直檔距；Q為地線單位長度質(zhì)量；G1為地線金具重量。

為提高安全性，考慮適當裕度，取卡頭的工作荷載為10 kN。經(jīng)計算卡頭許用拉應(yīng)力[σ]為120.5 MPa， 許用剪切力[τ]為 68.2 MPa， 通過水平卡及垂直卡2種作業(yè)方式的計算，比較得出卡頭最大拉應(yīng)力σ1為3.3 MPa，小于[σ]；卡頭最大剪應(yīng)力 τ1為6.7 MPa， 小于[τ]。 因此， 所設(shè)計的專用卡頭完全滿足拉伸與剪切強度要求。

3.2 出廠試驗

在600 kN萬能材料試驗機上進行模擬試驗，加30 kN拉力，持續(xù)10 min，該工具靈活、無變形及損傷，符合電力工器具出廠試驗要求。

3.3 檢驗試驗

將500 kV地線專用提升工具送具備國家級資質(zhì)的試驗站進行預(yù)防性機械試驗，在組裝成工作狀態(tài)后，加18.75 kN拉力，持續(xù)10 min，結(jié)果無異常，認證該產(chǎn)品合格。

4 現(xiàn)場應(yīng)用效果

500 kV地線專用提升工具研制成功后，在6條500 kV線路共15基桿塔上進行了更換地線線夾、地線二聯(lián)板等作業(yè)，通用性、安全性、高效性得到了很好的驗證。

4.1 通用性

通過統(tǒng)計現(xiàn)有鐵塔地線橫擔的類型，調(diào)整設(shè)計了提升工具橫擔連接部位的結(jié)構(gòu)，充分滿足了在各種塔型上的作業(yè)需求。同時，在設(shè)計地線接觸構(gòu)件時，充分考慮了包括OPGW光纜、鋁合金地線、預(yù)絞絲護線條、PLP護線條等各種不同尺寸，其通用性得到了很好的驗證。

4.2 安全性

采用新型工具后，塔上受力點由3個減少為1個，大大減少了可能出現(xiàn)安全隱患的部位。因為作業(yè)人員減少及作業(yè)時間的縮短，也大大降低了塔上作業(yè)的風險。

4.3 高效性

采用新作業(yè)方式后，檢修作業(yè)時間僅需30 min，為原作業(yè)方式的1/4，高效性凸顯。

5 結(jié)語

該工具自設(shè)計應(yīng)用以來，特點突出，優(yōu)勢顯著，在常規(guī)及突發(fā)性地線搶修工作中得到了廣泛應(yīng)用。該工具的研發(fā)獲得了浙江省電力公司群眾性創(chuàng)新優(yōu)秀成果獎，并獲得實用新型專利。

[1]DL 741-2010架空輸電線路運行規(guī)程[S].北京：中國電力出版社，2010.

[2]電力工程高壓送電線路設(shè)計手冊[M].北京：中國電力出版社，2003.

[3]GB 50233-2005 110～500 kV架空送電線路施工及驗收規(guī)范[S].北京：中國電力出版社，2005.