ZM型鐵塔合成絕緣子串更換專用工具的研制

姚勝利，張 超，龔 奎

安徽省電力公司蚌埠供電公司，安徽蚌埠,233090

ZM型鐵塔合成絕緣子串更換專用工具的研制

姚勝利，張 超，龔 奎

安徽省電力公司蚌埠供電公司，安徽蚌埠,233090

對(duì)更換合成絕緣子串采用傳統(tǒng)作業(yè)工藝工具進(jìn)行了分析，重點(diǎn)介紹了合成絕緣子串更換多功能提升器的研制，對(duì)新舊作業(yè)工具、工序、時(shí)限進(jìn)行比較。通過模擬操作及高壓輸電線路現(xiàn)場(chǎng)實(shí)地操作驗(yàn)證，該多功能提升器安全可靠，便攜、省時(shí)、省力，具有較大的推廣價(jià)值。

ZM型鐵塔；絕緣子更換；提升器

近年來，隨著電網(wǎng)建設(shè)步伐加快，高壓輸電線路逐年遞增。由于合成絕緣子的優(yōu)點(diǎn)是免維護(hù)，可以不清掃，其質(zhì)量比初期又有了很大提高，故在輸電線路上被廣泛采用[1]。但合成絕緣子常年暴露在較惡劣的環(huán)境中，易遭受雷擊、污穢、鳥類的損壞，威脅著高壓輸電線路的安全運(yùn)行。采用先進(jìn)的檢測(cè)手段、試驗(yàn)技術(shù)對(duì)絕緣子進(jìn)行診斷，及時(shí)發(fā)現(xiàn)缺陷，更換有潛伏故障的合成絕緣子[2]，使得高壓輸電線路恢復(fù)完好狀態(tài)。目前，在合成絕緣子更換的實(shí)際作業(yè)中仍采用傳統(tǒng)的作業(yè)工藝，作業(yè)程序繁瑣，費(fèi)時(shí)、費(fèi)力，作業(yè)效率低，難以滿足國家電網(wǎng)公司對(duì)輸電線路的停運(yùn)率和可用系數(shù)等要求。為此，積極探求一種更為先進(jìn)的作業(yè)工藝，組織開展合成絕緣子串更換專用多功能提升器的研制，以滿足電網(wǎng)安全運(yùn)行要求。

1 現(xiàn)狀分析

蚌埠供電公司管轄110～220 kV的高壓輸電線路1 780 km,其所轄輸電線路合成絕緣子使用數(shù)量見表1。其中，110～220 kV的高壓輸電線路總桿塔5 344基，使用合成絕緣子的桿塔4 147基，占78%，而其中ZM塔型又占總桿塔數(shù)的85%。ZM型鐵塔與合成絕緣子串典型連接金具為UB 金具連接方式[3]。

表1 高壓輸電線路合成絕緣子數(shù)量

目前，停電更換合成絕緣子仍然采用傳統(tǒng)的雙鉤緊線器或者鏈條葫蘆配合鋁合金平梯的作業(yè)工藝，程序繁瑣，作業(yè)工器具(表2)笨重，作業(yè)效率低。

表2 傳統(tǒng)工藝工具明細(xì)表

如何改進(jìn)作業(yè)工具，簡(jiǎn)化作業(yè)程序，提高作業(yè)效率，以適應(yīng)電網(wǎng)快速發(fā)展的需要，就成為擺在高壓輸電線路維護(hù)人員面前的一個(gè)嶄新課題。

2 專用提升工具的研制

ZM型鐵塔合成絕緣子串專用多功能提升裝置包括直線絲桿、環(huán)氧樹脂承力梯、導(dǎo)線提升鉤。

2.1 安全性要求

ZM型塔合成絕緣子串專用提升工具，應(yīng)具備安全可靠，操作靈活，攜帶方便，機(jī)械強(qiáng)度滿足抗拉、抗彎要求。

2.2 裝置制作可行性分析

通過現(xiàn)場(chǎng)比對(duì)，用直線絲桿代替雙鉤緊線器更換直線合成絕緣子串，從應(yīng)力強(qiáng)度及調(diào)節(jié)范圍上均可滿足要求。環(huán)氧樹脂絕緣板強(qiáng)度高，且具有良好的絕緣性能[4]，選用橫截面50 mm×12 mm的環(huán)氧樹脂絕緣板材制作承力梯代替鋼絲千斤、鋁合金梯子、工具U型環(huán)，不僅機(jī)械強(qiáng)度可以滿足抗拉、抗彎要求，同時(shí)，在同桿塔架設(shè)一回路停電檢修，另一回路帶電運(yùn)行時(shí)，與臨近帶電體安全作業(yè)距離能夠保證。因此，裝置制作可行。

2.3 直線絲桿的研制

直線絲桿作用于提升導(dǎo)線，轉(zhuǎn)移合成絕緣子承載負(fù)荷。傳統(tǒng)作業(yè)工具使用的雙鉤緊線器調(diào)節(jié)行程大，適用范圍較廣，其缺點(diǎn)是笨重，操作不靈活，如SJ-5雙鉤緊線器約19 kg。選用同樣噸位的直線絲桿，不僅可以滿足更換直線合成絕緣子調(diào)節(jié)行程的要求，同時(shí)，絲桿一端與絕緣拉板相連，另一端與橫擔(dān)底座卡具相連，減少桿上作業(yè)人員的操作步驟及操作時(shí)間，絲桿的重量相對(duì)雙鉤緊線器減輕近2/3。

2.4 環(huán)氧樹脂承力梯的研制

環(huán)氧樹脂承力梯一方面承載提升導(dǎo)線的負(fù)荷，另一方面供作業(yè)人員從橫擔(dān)到導(dǎo)線端爬梯。其一端與絲桿相連，另一端與導(dǎo)線提升鉤相連。承力梯的長(zhǎng)度，選擇110 kV和220 kV輸電線路導(dǎo)線掛點(diǎn)采用UB金具連接方式的ZM型塔所使用的合成絕緣子的組合長(zhǎng)度。腳釘安裝數(shù)量適應(yīng)不同身高的作業(yè)人員上下方便，協(xié)調(diào)自如，腳釘設(shè)計(jì)成旋轉(zhuǎn)式，以便于工具運(yùn)輸及桿塔上下傳遞。

2.4.1 環(huán)氧樹脂承力梯長(zhǎng)度選擇

按照電壓等級(jí)、塔型、導(dǎo)線掛點(diǎn)金具連接方式進(jìn)行逐層篩選(表3)。

表3 合成絕緣子長(zhǎng)度明細(xì)表

根據(jù)表3，考慮到研制工具的通用性，選定拉板長(zhǎng)度，220 kV輸電線路為2 100 mm；110 kV輸電線路為1 200 mm?？梢詽M足表3中90%的合成絕緣子長(zhǎng)度，剩余不適用部分則采取加裝調(diào)節(jié)拉板的措施以滿足更換要求。

2.4.2 腳釘安裝數(shù)量及方式

安裝間距應(yīng)考慮人正常攀爬時(shí)的抬腳幅度，以便于作業(yè)人員上下承力梯更換合成絕緣子，選擇身高在165～180 cm之間的10名運(yùn)檢人員進(jìn)行攀爬時(shí)抬腳幅度測(cè)試，最后確定腳釘間距為400 mm。

安裝數(shù)量根據(jù)確定的拉板長(zhǎng)度和安裝間距，以保證拉板的整體承載能力為原則，進(jìn)行整體統(tǒng)籌布置，最終確定110 kV為2個(gè)，220 kV為4個(gè)。拉板設(shè)計(jì)如圖1。

圖1 拉板設(shè)計(jì)圖

圖2 方形箱體旋轉(zhuǎn)收合式腳釘設(shè)計(jì)圖

腳釘連接拉板底座大小既要考慮拉板寬度，以減小局部應(yīng)力破壞的影響，還要考慮到腳釘結(jié)構(gòu)，以減少工具存放占用空間和搬運(yùn)的便捷性，最終確定設(shè)計(jì)成方形箱體旋轉(zhuǎn)收合式腳釘，接觸面大小為45 mm×45 mm，詳見設(shè)計(jì)圖2；腳釘安裝數(shù)量及配置見表4；腳釘成品旋轉(zhuǎn)收合展示圖見圖3；腳釘與拉板組裝展示圖見圖4。

表4 腳釘安裝數(shù)量及配置表

2．4.3 整體承載能力驗(yàn)證

將整套提升工具委托永安電力工具廠進(jìn)行機(jī)械拉力試驗(yàn)。試驗(yàn)要求：組裝好后，模擬現(xiàn)場(chǎng)承載負(fù)荷狀態(tài)，用不小于5 T的拉力進(jìn)行破壞性試驗(yàn)，持續(xù)加大拉力，至拉斷為止，記錄最大承載力，計(jì)算該提升工具的整體安全系數(shù)。

效果驗(yàn)證：經(jīng)永安電力工具廠機(jī)械拉力試驗(yàn)結(jié)果顯示，本套提升工具的最大承載能力為5.6 T，為更換合成絕緣子時(shí)所能施加給該工具的2.8倍，滿足國家電網(wǎng)公司《電力安全工作規(guī)程》要求[5]。

3 新作業(yè)工藝與傳統(tǒng)作業(yè)工藝的比較

采用新作業(yè)工藝和傳統(tǒng)作業(yè)工藝4次模擬更換220 kV同一相合成絕緣子操作，并全過程分時(shí)段記錄。

3.1 工具比較

更換220 kV合成絕緣子，新作業(yè)工藝所需要的工具明顯少于傳統(tǒng)工藝(表5和圖5)。

表5 新作業(yè)工藝工具明細(xì)表

圖5 新工藝作業(yè)更換合成絕緣子所需工具

3.2 新工藝程序所需時(shí)間的比較

采用新作業(yè)工藝更換合成絕緣子程序時(shí)間記錄見表6；采用傳統(tǒng)作業(yè)工藝更換合成絕緣子程序時(shí)間記錄見表7。

表6 新作業(yè)工藝更換合成絕緣子程序時(shí)間記錄

表7 傳統(tǒng)作業(yè)工藝更換合成絕緣子程序時(shí)間記錄

由表5和表6可以看出，新作業(yè)工藝更加便捷。

4 結(jié) 論

采用專用多功能提升器更換懸垂合成絕緣子串作業(yè)，作業(yè)工具由原來8項(xiàng)減少到5項(xiàng)；作業(yè)工藝流程由原來9項(xiàng)減少到7項(xiàng)；作業(yè)時(shí)間由原來47分鐘減少到21分鐘?？梢?，采用新研制的工具后，簡(jiǎn)化了作業(yè)流程，減輕了勞動(dòng)強(qiáng)度，壓縮了作業(yè)時(shí)間，提高了作業(yè)效率，最大程度上縮短了輸電線路停運(yùn)時(shí)間，提高了高壓輸電線路的可用系數(shù)和供電的可靠性。

在實(shí)際操作試驗(yàn)中，筆者發(fā)現(xiàn)，所有的直線桿塔只要其絕緣子掛點(diǎn)采用UB連接方式，基本上都可以采用新作業(yè)工藝進(jìn)行更換作業(yè)，拓展了新研制工具的適用空間。同時(shí)，絕緣子掛點(diǎn)UB連接方式以其良好的空間擺動(dòng)能力，越來越受線路設(shè)計(jì)人員的青睞，這表明該工具的使用空間將不斷增大，值得推廣應(yīng)用。

[1]范敏.關(guān)于輸電線路檢修及帶電工作的幾點(diǎn)建議[EB/OL].[2013-02-28].http://wenku.baidu.com/view/d69

2013-11-01

姚勝利(1958-)，安徽蚌埠人，MBA碩士，工程師，主要研究方向：輸配電帶電作業(yè)。

10.3969/j.issn.1673-2006.2014.01.028

TM211

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1673-2006(2014)01-0098-04