一種更換220?kV耐張絕緣子專(zhuān)用工具的研制

林澤楠，項(xiàng) 貞，于浩善，趙飛桃

(國(guó)網(wǎng)山東省電力公司聊城供電公司，山東 聊城 252000)

某220?kV輸電線路使用了四分裂導(dǎo)線，但由于四分裂導(dǎo)線耐張絕緣子組裝金具與雙分裂導(dǎo)線耐張絕緣子組裝金具不同，在更換時(shí)給工作人員帶來(lái)了不小的困難。目前，工區(qū)對(duì)如何更換雙分裂導(dǎo)線耐張絕緣子有專(zhuān)門(mén)的研究和成熟的方法，但在更換四分裂導(dǎo)線耐張絕緣子時(shí)，須4-5人上桿，使用2部2.5?t的手扳葫蘆與托瓶架配合進(jìn)行，工序繁瑣，操作時(shí)間長(zhǎng)；不僅增加了作業(yè)人員高空作業(yè)勞動(dòng)強(qiáng)度，還增加了安全隱患。

1 更換四分裂導(dǎo)線耐張絕緣子的方法

1.1 傳統(tǒng)方法

傳統(tǒng)的更換四分裂導(dǎo)線耐張絕緣子的工作流程為：準(zhǔn)備→登塔→安裝工具→各工具配合更換耐張絕緣子→拆除工具→下塔→工作結(jié)束。

2014年8月，結(jié)合線路停電檢修，對(duì)該220?kV線路10號(hào)塔中、下相整串耐張絕緣子進(jìn)行停電更換工作，其用時(shí)情況如表1所示。

表1 某220 kV線路停電更換整串耐張絕緣子用時(shí)統(tǒng)計(jì)

由表1可知：停電更換四分裂導(dǎo)線耐張絕緣子的平均操作時(shí)間為131?m in/相。停電時(shí)間的增加降低了同業(yè)對(duì)標(biāo)供電可靠性指標(biāo)，操作時(shí)間的增加也給工作人員的人身安全帶來(lái)了更大的隱患。因登桿安裝工具和更換耐張絕緣子2部分的用時(shí)占總操作時(shí)間的77?%，如果能研制一種簡(jiǎn)易、輕便、易操作的更換耐張絕緣子的工具，將能提高工作效率，減少工作人員的人身安全隱患。

1.2 新型方法

通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際考察和查閱大量技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、資料文獻(xiàn)，研制出一種更換耐張絕緣子的專(zhuān)用工具；該專(zhuān)用工具兩端的卡具必須同時(shí)與導(dǎo)線側(cè)和橫擔(dān)側(cè)的部件可靠固定，卡具之間的連接件應(yīng)具備良好的絕緣性能和機(jī)械性能，通過(guò)松、緊絲杠，使絕緣子串松弛后完成更換工作。

2 專(zhuān)用工具方案的論證與選擇

本著保證作業(yè)人員人身安全、操作簡(jiǎn)單的原則，將專(zhuān)用工具的選擇按實(shí)現(xiàn)的功能，分為3類(lèi)。

2.1 固定裝置選擇

固定裝置包括耐張絕緣子導(dǎo)線側(cè)固定和耐張絕緣子橫擔(dān)側(cè)固定2種方案。這2種方案的目標(biāo)均是使專(zhuān)用工具固定牢固可靠、攜帶方便、操作簡(jiǎn)易。

(1)?導(dǎo)線側(cè)固定方案論證如表2所示。

(2)?橫擔(dān)側(cè)固定方案論證如表3所示。

表2 導(dǎo)線側(cè)固定方案論證

表3 橫擔(dān)側(cè)固定方案論證

2.2 松緊裝置選擇

松緊裝置選擇方案論證如表4所示。

表4 松緊裝置選擇方案論證

2.3 支撐裝置選擇

支撐裝置選擇方案論證如表5所示。

3 專(zhuān)用工具材料選擇

在更換耐張絕緣子作業(yè)過(guò)程中，要求專(zhuān)用工具同時(shí)具有良好的電氣性能和結(jié)構(gòu)性能，材料要材質(zhì)輕便、便于組裝，同時(shí)還應(yīng)考慮其經(jīng)濟(jì)性能。專(zhuān)用工具材料選擇，按裝置功能分可分為固定裝置材料、松緊裝置材料、支撐裝置材料3類(lèi)。

表5 支撐裝置選擇方案論證

(1)?固定裝置材料選擇如表6所示。

表6 固定裝置材料選擇方案

(2)?松緊裝置材料選擇如表7所示。

表7 松緊裝置材料選擇方案

(3)?支撐裝置材料選擇如表8所示。

表8 支撐裝置材料選擇方案

4 專(zhuān)用工具的制作

4.1 設(shè)計(jì)專(zhuān)用工具模型

首先對(duì)220?kV四分裂導(dǎo)線耐張絕緣子特殊的連接方式進(jìn)行研究。耐張絕緣子的連接方式如圖1所示。

對(duì)耐張絕緣子的連接方式進(jìn)行分析后，根據(jù)作業(yè)工藝要求以及作業(yè)工具與工具卡具的組裝情況，設(shè)計(jì)繪制專(zhuān)用工具的模型(見(jiàn)圖2、圖3)。

根據(jù)耐張絕緣子四聯(lián)串二聯(lián)板的結(jié)構(gòu)和作業(yè)工藝對(duì)專(zhuān)用工具的要求，需要實(shí)現(xiàn)前端卡具與后端卡具通過(guò)支撐工具進(jìn)行連接和力的傳遞。

4.2 確定專(zhuān)用工具的幾何形狀和尺寸

根據(jù)耐張絕緣子串連接節(jié)點(diǎn)的尺寸，確定專(zhuān)用工具的尺寸，明確專(zhuān)用工具與金具組合的關(guān)鍵配合尺寸，以滿(mǎn)足專(zhuān)用工具與線路金具的可靠連接。

(1)?根據(jù)圖1測(cè)出耐張絕緣子及其連接金具的實(shí)際尺寸，然后再設(shè)計(jì)出專(zhuān)用工具卡具的幾何形狀。其中前卡具由2部分組合而成，后卡具為一整體。

(2)?根據(jù)耐張絕緣子的尺寸，確定絲杠的尺寸及絕緣拉桿的尺寸。絕緣拉桿長(zhǎng)度為3?m，適用于220?kV電壓等級(jí)操作。絲杠的尺寸為25?mm×250?mm，絲杠行程為 300?mm。

圖2 牽引板特制刀卡模塊(后卡)

圖3 卡槽型刀卡模塊(前卡)

(3)?專(zhuān)用工具機(jī)械強(qiáng)度校核。該220?kV線路代表檔距Ld=300?m的安裝應(yīng)力最大，可作為校核依據(jù)。經(jīng)查閱《110-750?kV架空輸電線路設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)定》，查看安裝曲線，得到作業(yè)中最大導(dǎo)線應(yīng)力σd=83?N/mm2。由下面的計(jì)算公式，可計(jì)算出四分裂導(dǎo)線耐張絕緣子牽引其中一串絕緣子的額定荷載P:

式中：

S——子導(dǎo)線的截面積，mm2；

σd——最大導(dǎo)線應(yīng)力，N/mm2；

n1——作用于工具上的導(dǎo)線根數(shù)；

n2——絕緣子組合并聯(lián)串?dāng)?shù)；

Kb1——并聯(lián)絕緣子串承受導(dǎo)線張力的不平衡???????系數(shù)。

取S=425.24?mm2，n1=4，n2=4，Kb1=1.1，代入公式中，計(jì)算得P=42?710?N。

XP-16絕緣子的破壞荷載為160?kN，盤(pán)形絕緣子在最大使用荷載時(shí)其機(jī)械強(qiáng)度安全系數(shù)不小于2.7，絕緣子的最大使用荷載P1=160/2.7=59.26?kN。

圖1 220 kV四分裂導(dǎo)線耐張絕緣子連接方式

根據(jù)有關(guān)規(guī)范，取P1×1.3的安全系數(shù)作為專(zhuān)用工具額定設(shè)計(jì)荷載P3，即取P3=1.3×59.26＝80?kN。此值大于P=42.71?kN，因此專(zhuān)用工具的機(jī)械強(qiáng)度滿(mǎn)足要求。

4.3 專(zhuān)用工具加工、試組裝

要求各配件加工精細(xì)，組合處、公用處合理布置并滿(mǎn)足組裝工差要求，固定口偏差不得大于0.5?mm。各配件連接牢固可靠，可靠性100?%，連接誤差不大于0.5?mm。

4.4 專(zhuān)用工具試驗(yàn)

（1）?工具試驗(yàn)按照《國(guó)家電網(wǎng)公司電力安全工作規(guī)程》《電氣裝置安裝工程電氣設(shè)備交接試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)》嚴(yán)格執(zhí)行。

（2）?對(duì)專(zhuān)用工具進(jìn)行機(jī)械拉力試驗(yàn)，所施加荷載值為P3=80?kN。

（3）?對(duì)卡槽型卡具、牽引板特制卡具、絕緣拉桿施加80?kN的機(jī)械荷載，不變形、不發(fā)生破壞。

4.5 專(zhuān)用工具試操作

在退運(yùn)線路上模擬實(shí)際線路的運(yùn)行情況，進(jìn)行耐張絕緣子串的更換工作。按預(yù)定方案，2名作業(yè)人員分別至耐張絕緣子的導(dǎo)線側(cè)和橫擔(dān)側(cè)做好安全措施；作業(yè)人員安裝滑子、前后卡具、絲杠、支撐拉桿、托瓶架。安裝完專(zhuān)用工具后，拆除破損絕緣子串，利用傳遞繩緩緩送至地面，同時(shí)起吊新絕緣子串，利用托瓶架進(jìn)行安裝。新絕子串安裝完畢后拆除專(zhuān)用工具，檢查無(wú)誤后下塔?？傆?jì)耗時(shí)45?m in。

5 結(jié)論

新型220?kV耐張絕緣子更換專(zhuān)用工具的研制，解決了該公司電網(wǎng)中某220?kV線路特殊四分裂導(dǎo)線耐張絕緣子的更換問(wèn)題，保證在線路計(jì)劃停電時(shí)間內(nèi)快速、高效地完成耐張絕緣子的更換工作。該專(zhuān)用工具攜帶方便、安裝快速、操作簡(jiǎn)單、性能優(yōu)良，縮短了作業(yè)人員在塔上的作業(yè)時(shí)間，減輕了塔上作業(yè)人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，從而間接提高了作業(yè)人員的作業(yè)安全系數(shù)。

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