10kV同桿多回線路特殊相導(dǎo)線提線工具研制

王志軍雷超平王勇索智鑫賴水生

(1.廣州供電局有限公司電力試驗研究院,廣東廣州 510410; 2.廣州供電局有限公司,廣東廣州 510000;3.廣州供電局有限公司番禺供電局,廣東廣州 510410)

10kV同桿多回線路特殊相導(dǎo)線提線工具研制

王志軍1雷超平1王勇1索智鑫2賴水生3

(1.廣州供電局有限公司電力試驗研究院,廣東廣州 510410; 2.廣州供電局有限公司,廣東廣州 510000;3.廣州供電局有限公司番禺供電局,廣東廣州 510410)

10kV同桿多回線路中間相導(dǎo)線檢修受到帶電作業(yè)安全距離等因素的影響難以開展帶電作業(yè),影響了城市供電可靠性。本文進行了10kV同桿多回線路特殊相導(dǎo)線帶電作業(yè)方法及其工器具研制的研究。針對10kV同桿多回線路特點,采用理論分析、試驗研究相結(jié)合的方法,研制了10kV同桿多回線路特殊相導(dǎo)線提線工具。

10kV同桿多回線路 提線工具 帶電作業(yè)

隨著國民經(jīng)濟的快速發(fā)展和電網(wǎng)建設(shè)步伐的加快，在人口稠密、經(jīng)濟發(fā)達地區(qū)，土地資源日趨緊缺，部分地區(qū)甚至已無新辟線路走廊的可能。為解決線路走廊與地方土地利用之間的矛盾，必須集約化利用土地資源，提高線路走廊單位面積的傳輸容量。多回線路同桿并架技術(shù)是解決此問題的有效途徑。10kV線路是電力系統(tǒng)的重要組成部分，在線路走廊緊張的城市配電線路中，為使線路走廊得到充分利用，10kV同塔并架多回線路將成為城市配電線路建設(shè)的發(fā)展趨勢。

圖1 同塔四回路鋼管桿塔

由于10kV同塔多回線路塔型結(jié)構(gòu)和導(dǎo)線布置與單回線路有一定的區(qū)別，對于10kV同桿多回線路，靠近桿塔的中間回路由于與周圍其它回路以及桿塔間距較小，對中間回路的維護采用常規(guī)的作業(yè)方式不能滿足安全要求，當(dāng)多回導(dǎo)線同桿架設(shè)線路的這些特殊回路需要消缺，現(xiàn)有的技術(shù)水平及工器具還不能滿足帶電作業(yè)要求，需要將其他幾回同時停電進行處理，這就直接影響了城市的供電可靠性。

本文進行了10kV同塔多回線路特殊相導(dǎo)線帶電作業(yè)方法及其工器具研制的研究。針對10kV同塔多回線路特點，采用采用理論分析、試驗研究相結(jié)合的方法，研制了10kV同塔多回線路特殊相導(dǎo)線提線工具。

1 同塔多回線路作業(yè)難點及方法分析

以我國廣泛使用的同塔四回路鋼管桿塔為例進行作業(yè)方法的研究，如圖1所示。

1.1 作業(yè)難點

配電線路帶電作業(yè)技術(shù)導(dǎo)則(GB/T18857)規(guī)定，在10kV配網(wǎng)帶電作業(yè)中，人體與帶電體的最小安全距離不得小于0.4m(絕緣桿作業(yè)法)；且不允許絕緣斗內(nèi)作業(yè)人員在不滿足安全距離的情況下穿越外側(cè)導(dǎo)線對內(nèi)側(cè)導(dǎo)線進行操作。

結(jié)合同塔四回路桿塔圖可知，中間特殊相導(dǎo)線的作業(yè)難點在于：①外側(cè)上相-中相導(dǎo)線構(gòu)成的作業(yè)窗口過小，絕緣斗內(nèi)作業(yè)人員無法在中間特殊相導(dǎo)線上直接操作；②在更換內(nèi)側(cè)中間特殊相導(dǎo)線絕緣子時，受桿塔導(dǎo)線排列緊密的影響，無法對該相導(dǎo)線進行提升。

1.2 作業(yè)方法

圖2 提線工具初步設(shè)計示意圖

圖3 10kV多回線路特殊相導(dǎo)線提線工具

表1 帶電作業(yè)條件下的氣象組合

表2 常用導(dǎo)線機械物理性能

針對以上難點，提出絕緣斗內(nèi)作業(yè)人員絕緣手套直接操作與絕緣桿間接操作相結(jié)合的作業(yè)方法，搭配特殊相導(dǎo)線帶電作業(yè)工具來完成更換同塔多回線路內(nèi)側(cè)中間相導(dǎo)線絕緣子更換等難度較大的項目。通過這種方法，先使用提線工具提調(diào)導(dǎo)線、擴大操作窗口，再使用間接工具在操作窗口中進行操作，以確保作業(yè)人員安全。

結(jié)合提線工具初步設(shè)計示意圖描述作業(yè)方法如下：

(1)作業(yè)人員乘坐絕緣斗臂車，使用絕緣操作桿對電桿上的絕緣子瓷瓶70、導(dǎo)線90進行遮蔽；

(2)絕緣遮蔽完成后，將絕緣斗臂車升至桿塔上方，將同桿多回線路中間相導(dǎo)線提線工具懸掛在橫擔(dān)上(即將橫擔(dān)卡具31、32、33分別卡在上、中、下三個橫擔(dān)上)；

(3)調(diào)整好緊線器41、42的位置，使緊線器下方導(dǎo)線金屬鉤51、52鉤住導(dǎo)線；

(4)作業(yè)人員使用絕緣扳手轉(zhuǎn)動螺母314，是橫擔(dān)卡具收緊，重復(fù)上述步驟，直至三個橫擔(dān)卡具的螺母均收緊；

(5)將絕緣斗臂車降至桿塔橫擔(dān)下方，安裝吊桿抱箍62，使之緊固；

(6)確保多回線路中間相導(dǎo)線提線工具安裝牢固后，將絕緣斗臂車上升至桿塔上方，作業(yè)人員用絕緣操作桿，操作緊線器41、42，提升導(dǎo)線；

(7)使用絕緣桿間接工具如絕緣桿匝線剪、絕緣取瓶器、絕緣三齒耙等開展中相導(dǎo)線的帶電檢修工作。

圖4 特殊相導(dǎo)線提線工具電氣耐壓試驗

圖5 特殊相導(dǎo)線提線工具機械試驗

表3 風(fēng)速不均勻系數(shù)

表4 電氣耐壓試驗結(jié)果

該方法的關(guān)鍵點在于需要研制操作安全、使用方便的特殊相導(dǎo)線提線工具，以滿足在緊湊導(dǎo)線環(huán)境下提吊特殊相導(dǎo)線的需要。

2 特殊相導(dǎo)線提線工具額定載荷計算

特殊相導(dǎo)線提線工具額定載荷依據(jù)《GB/T 18037-2000 帶電作業(yè)工具基本技術(shù)要求與設(shè)計導(dǎo)則》進行計算。

2.1 氣象條件

我國現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)GB/T18037《帶電作業(yè)工具基本技術(shù)要求與設(shè)計導(dǎo)則》規(guī)定帶電作業(yè)工具機械設(shè)計組合氣象條件有三類，見表1。

由于同塔多回線路的設(shè)計氣象條件均為為全國典型氣象區(qū)第四氣象區(qū)，并考慮到帶電作業(yè)現(xiàn)場對氣象條件的要求，選用II類氣象，即t=―15℃，v=10m/s，b=0(覆冰厚度)，作為工具的機械強度設(shè)計氣象條件。

2.2 線路參數(shù)

表2為一般10kV架空線路常用導(dǎo)線的機械物理性能。

依據(jù)10kV配網(wǎng)線路典型設(shè)計參數(shù)，10kV線路檔距均小于200m，桿塔高度不會相差均小于30m。為嚴(yán)格保證工具承力能力，在計算中設(shè)定10kv線路桿塔單個垂直檔距為150m，兩個垂直檔距為300m。

2.3 額定荷重

當(dāng)風(fēng)速為10m/s時，導(dǎo)線所承受的風(fēng)壓荷重為

其中g(shù)3為風(fēng)壓比載，Lc為線路的垂直檔距。

考慮到整個檔距上的風(fēng)速通常不一致，架空線的迎風(fēng)面積形狀(體型)對空氣流動的影響，以及風(fēng)向與線路走向間常存在一定的角度，無冰時的風(fēng)壓比載按下式2-2計算

其中α為風(fēng)速不均勻系數(shù)，可取表3中的數(shù)值；A為架空線截面積，mm2；v為設(shè)計風(fēng)速，m/s。

C為風(fēng)載體形系數(shù)，當(dāng)導(dǎo)線直徑d＜17mm時，C=1.2；d≥17mm時，C=1.1。d為導(dǎo)線外徑，mm。

依據(jù)式2-1計算得到垂直檔距為300m的10kV LGJ-240線路的風(fēng)壓荷重為1728N。

按照式2-3計算不同型號線路的導(dǎo)線自重荷載見表4。

其中，g1為導(dǎo)線每千米重力，Lc為線路的垂直檔距。

LGJ-240/30導(dǎo)線自重荷載為0.3×922.2×10＝2.77kN，LGJ-240/40導(dǎo)線自重荷載為0.3×964.3×10＝2.89kN， LGJ-240/50導(dǎo)線自重荷載為0.3×1108×10＝3.32 kN。

提線工具需要承受導(dǎo)線的自重荷載以及水平風(fēng)壓荷載，因此其受到的應(yīng)力為：

依據(jù)式2-4，計算得到不同線路帶電作業(yè)時的綜合應(yīng)力：LGJ-240/30導(dǎo)線應(yīng)力為3.264 kN， LGJ-240/40導(dǎo)線應(yīng)力為3.367 kN，LGJ-240/50導(dǎo)線應(yīng)力為3.742 kN。

本次開發(fā)的工具預(yù)期的通用范圍，應(yīng)當(dāng)能夠滿足80%以上的線段， 10kV線路兩個垂直檔距內(nèi)提升導(dǎo)線所需承受的最大荷載為3.742kN，同時考慮提線工具最多可同時提升兩根導(dǎo)線，因此設(shè)計其最大工作負荷為7.5kN。

3 現(xiàn)場實測與工具改進

對10kV同桿多回線路進行實地考察，進行相關(guān)數(shù)據(jù)的測量。目前10kV同桿多回線路，在橫擔(dān)上均設(shè)計有橫擔(dān)支撐結(jié)構(gòu)保證橫擔(dān)的牢固穩(wěn)定性。由于初步設(shè)計圖2中的電桿抱箍61的作用為支撐、保證橫擔(dān)的穩(wěn)定性，故該結(jié)構(gòu)可以取消。同時做出如下改進以滿足現(xiàn)場需要：

(1)對上端吊臂橫向部分進行加長，并且在吊臂上設(shè)計多個緊線器懸掛點；

(2)將緊線器下方金屬鉤改制為絕緣鉤；

(3)減小立桿長度，將原本上相橫擔(dān)、下相橫擔(dān)兩相間橫擔(dān)固定方式改為相鄰橫擔(dān)固定，從而在保證同桿多回線路中間相導(dǎo)線提線工具安裝牢固的同時，縮小工具尺寸，降低重量。

最終具體設(shè)計如圖3所示。

改進后的提線工具所用材質(zhì)與原設(shè)計方案相同，其主要由上端吊臂11，立桿21，上端卡具31，下端卡具32，緊線器掛點41、42、43、44、45、46、47、48組成。

上端卡具31、下端卡具32及上端吊臂11分別通過不銹鋼套，用穿芯螺絲固定在立桿21上。在使用時，上端卡具卡在上相橫擔(dān)上，下端卡具卡在中相的橫擔(dān)上。上端卡具31與下端卡具32與原設(shè)計方案相同，僅改變了其間距。

上端吊臂設(shè)計基本與原設(shè)計方案相同，上方橫向結(jié)構(gòu)進行了加長，現(xiàn)長為1300mm，寬80mm；緊線器掛點材質(zhì)及固定方式不變，由原先的2個掛點增加至8個掛點，最外側(cè)的掛點41、45中心距離邊緣40mm，掛點42、46與掛點41、45的間距為80mm，掛點43、47與掛點42、46的間距為80mm，掛點44、48與掛點43、47的間距為80mm。

4 確定特殊相導(dǎo)線帶電作業(yè)方式

確定10kV多回線路特殊相導(dǎo)線最終帶電作業(yè)方式：

(1)作業(yè)人員乘坐絕緣斗臂車，使用絕緣操作桿對電桿上的絕緣子瓷瓶70、導(dǎo)線90進行遮蔽；

(2)絕緣遮蔽完成后，將絕緣斗臂車升至桿塔上方，將同桿多回線路中間相導(dǎo)線提線工具懸掛在橫擔(dān)上(即將橫擔(dān)卡具31、32、分別卡在上、中兩個橫擔(dān)上)；

(3)根據(jù)作業(yè)需求選擇好緊線器掛點，然后調(diào)整好緊線器的位置，使緊線器下方導(dǎo)線絕緣勾51、52鉤住導(dǎo)線；

(4)作業(yè)人員使用絕緣扳手轉(zhuǎn)動螺母315，使上端卡具收緊；再使用絕緣扳手轉(zhuǎn)動螺母324，使下端卡具收緊；

(5)確保多回線路中間相導(dǎo)線提線工具安裝牢固后，將絕緣斗臂車上升至桿塔上方，作業(yè)人員用絕緣操作桿，操作緊線器，提升導(dǎo)線；

(6)開展中間相導(dǎo)線的帶電檢修工作。

5 工器具試驗

依據(jù)DL/T409和DL/T976的要求，對研發(fā)的10kV多回線路特殊相導(dǎo)線提線工具進行電氣和機械性能試驗。

5.1 電氣試驗

為驗證提線工具絕緣性能的有效性，依據(jù)DL/976中的試驗方法對絕緣提線工具進行工頻耐壓試驗，試驗布置如圖4所示。

試驗結(jié)果見表4。

5.2 機械試驗

提線工具的設(shè)計額定荷載為7.5kN，根據(jù)DL/T 409的要求對其進行靜荷重試驗和動荷重試驗，試驗如圖5所示。試驗結(jié)果符合要求。

6 結(jié)語

本文對10kV同塔多回線路特殊相導(dǎo)線帶電作業(yè)方法進行了研究，在計算和試驗基礎(chǔ)上研制了10kV同塔多回線路特殊相導(dǎo)線提線工具。

研制出的引流板帶電消缺工具具有如下特點：

(1)便于攜帶：提線工具采用模塊化組裝，由支撐固定和提吊導(dǎo)線兩大部分組成，便于攜帶和組裝；

(2)通用性強：提線工具在滿足額定載荷的基礎(chǔ)上設(shè)置了多個通用掛點，以滿足不同塔頭尺寸線路提吊導(dǎo)線的需要；

(3)操作安全：通過電氣和機械試驗驗證了提線工具操作的安全性，配合絕緣桿間接操作工具，可以安全開展同塔多回線路特殊相導(dǎo)線的檢修工作。

[1]GB/T19185.《交流線路帶電作業(yè)安全距離計算方法》[S].

[2]DL/T966.《送電線路帶電作業(yè)技術(shù)導(dǎo)則》[S].

[3]GB/T18037.《帶電作業(yè)工具基本技術(shù)要求與設(shè)計導(dǎo)則》[S].

[4]DL/T879.《帶電作業(yè)用便攜式接地和接地短路裝置》[S].

Special conductor maintenance on 10kV multi-circuit lines are affected by factors such as safe distance for live working, reducing power supply reliability of city.The paper carries out live-working method researching on 10kV multi-circuit lines and developing Hanging Special conductors tools.According to the characteristic of 10kV multi-circuit lines, on the combination of theoretical analysis and experimental researching, develop the Hanging Special conductor tools for live-working on 10kV multi-circuit lines.

10kV multi-circuit lines; Hanging Special conductor tools; live working

南方電網(wǎng)公司科技項目“10kV同桿多回架空線路帶電作業(yè)技術(shù)研究”(K-GZM2014-007)