基于金具連接的通用特高壓V串更換承力工具研究設計

李榮超　徐旺　趙杰　田靖

[摘 要]本文通過對交流特高壓輸電線路中相V串絕緣子連接結構的研究分析，提出了承力工具的制作思路，采用特殊的固定及連接方式，基于絕緣子金具的通用工具的設計方案，針對性地解決了中相V串絕緣子整串更換的難題。

[關鍵詞]交流特高壓 V串 金具 通用 承力

中圖分類號：TP9I 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2016）04-0350-02

[Abstract]This article puts forward the idea of making the bearing tools， which have special mode in fixing and connecting， through the research of the structure of "V" type string in the UHV transmission lines. This proposal is based on the general utility tool of the insulator hardware ，solving the problem of replacing the whole "V" type string.

[Key words]AC UHV；"V" type string；fittings；force bearing tool

引言

1000kV交流特高壓試驗示范輸電線路南荊I線運行已超過6年，各項檢修工作所需要的工器具研制還未全部完成。由于特高壓線路相較于500kV線路級別，其線路元件顯著增大、承力工器具的噸位級別明顯提高，相應的鐵塔結構承力方面也有不同的特點。如果沿用原有思路，則可能出現(xiàn)檢修工具笨重，甚至無法完成檢修工作。

特高壓交流線路，直路塔中相普遍采用了V形串的絕緣子掛線。相應的絕緣子串的更換工作，在500kV線路中也是技術要求較高的檢修項目。由于特高壓線路絕緣子長度增加巨大，絕緣子噸位增大，自重明顯增大，導線為500mm2八分裂結構，垂直檔距普遍在500m左右，鐵塔絕緣子掛點、導線端聯(lián)板等均不同于500kV線路，需要針對性的研究，才能研制做出通用性好的檢修工器具。

1 交流特高壓中相V形絕緣子串結構分析

交流特高壓輸電線路南荊I線，直路塔中相掛線絕緣子除特殊地形外，均采用V形絕緣子串結構，根據(jù)地形、負荷大小等，采用了不同噸位級別的單串或雙串形式，導線側則使用半月形聯(lián)板連接另一聯(lián)板掛接8根導線。塔身側采用U型螺栓+調整版+金具與絕緣子串相連接。圖1是塔身側和導線側的實物照片。

經(jīng)過查閱圖紙及實際調查，塔身側的結構根據(jù)塔型不同也稍有不同，掛點兩側均沒有設置檢修用預留孔。掛點為耳軸掛板，掛點連接的塔材為∠160x14背靠背設計，兩材間間隙很小，給布置檢修承力工具帶來較大困難。

在鐵塔結構方面，中相橫擔的中間下平面前后兩側均布置了施工用孔，方便在放線時懸掛放線滑車。且導線上方至該施工孔為空氣間隙，特別適合布置帶電作業(yè)用絕緣工具，如軟質絕緣拉棒。

直路塔中相V形串結構主要有單串、雙串兩種型式，其中包含直路小轉角塔。在導線懸掛聯(lián)板方面，有多種形式，噸位從16噸到42噸共4個級別，相應的金具噸位分別配套。其中16噸、21噸金具安裝型式尺寸相同。金具結構根據(jù)塔型不同稍有區(qū)別，特別是小轉角塔的區(qū)別較大，但連接導線的結構形式基本相同。連接雙串的均為一塊半月形聯(lián)板，且聯(lián)板中間的上邊均預留有承力孔，這為整串更換工具的設計提供了方便。小轉角塔均為雙串絕緣子的結構，導線側通過一個三角形聯(lián)板與半月形聯(lián)板相連。圖2是典型的V形絕緣子串的金具連接圖。

2 中相V形絕緣子串承力分析

利用導線機械力學理論進行計算，結合設計資料，可以得出：南荊I線交流特高壓輸電線路使用8x500分裂導線結構，按平均的垂直檔距計算，單相垂直荷載約為6噸，考慮一定的余度系數(shù)，根據(jù)該線路普遍使用的承力工具額定荷載級別，按照8噸進行規(guī)約及相關力學計算是合理的，可以接受的。

V串的夾角接近90度，根據(jù)分力計算結果，V串受力為8/2/1.414=2.82，取整為3噸。但是根據(jù)有關安全工具的要求，考慮單邊承受整個單相導線垂直荷載，所有工器具仍按照8噸進行設計。

3 中相V形絕緣子串更換承力工具設計思路

中相V串絕緣子整串更換，既要考慮不同的鐵塔與金具結構，也要考慮不同作業(yè)方式，綜合進行設計考慮，達到安全高效及通用的目的。

單串結構，如果在絕緣子串塔身掛點處布置承力工具，則需要兩側對稱布置，不僅塔身側沒有施工孔可用存在較大困難，并需要2套承力工具及8分裂導線提線器，由于是傾斜方向提升，上沒有對應的提線器可用。另外由于絕緣子存在較大懸掛角度，絕緣子串很長自重很大，工具多、重，勞動強度大，不利于安全作業(yè)。

帶電作業(yè)方式下，如果在V串附近布置絕緣及承力工具，則因V串距離塔身較近，加上作人員工作時短接空氣間隙，有效組合間隙明顯減小甚至存在不足，是不安全的作業(yè)方式，因此不能考慮這種工具設計思路。比較可行的是，在導線半月形聯(lián)板與中相導線上方塔身橫擔施工孔間布置檢修承力工具最為可靠和安全高效。停電作業(yè)方式下則無此限制，如果能夠做到減少工具、提高效率，則可以單獨研制一套承力工具，靠近V形絕緣子串布置。

單串結構，在線路上使用較少。通過調查及了解施工工藝，中相導線上方的橫擔塔身側施工孔和導線側半月形聯(lián)板上邊的預留孔可作為承力工具的連接部位。由于塔身側的施工孔在受力時，設計為雙側受力，因此承力工具需要2套對稱布置，塔身側通過卡環(huán)與施工孔連接，導線側則需要一個具備雙橫臂的構件與半月形聯(lián)板預留孔連接，承力工具則與雙橫臂兩端的掛孔相連。因此，僅需要設計制作雙橫臂卡，借用已有的類似工具結構，也可命名為翼型卡，其結構相對簡單，制作加工難度不大，但需要較好的承力特性和較輕自身重量，鈦合金是優(yōu)先考慮的制作材料。

雙串結構，在以往500kV線路中有一種利用杠桿原理進行提升導線的大刀卡相對簡單，只需要單套承力。在特高壓線路中，由于塔身掛點處無法布置、連接承力工具，且傾斜的絕緣子串較長、自重較大，提升效率低下，在大刀卡的允許行程收緊后也無法取下絕緣子連接金具，因此不采用此種方法。如果能夠在雙串中間布置承力工具，則僅需要一套，且提升的點為導線懸掛最高點，提升效率最高。需要考慮的，是如何在塔身側、導線側連接承力工具。

小轉角塔的絕緣子串均為雙串，與普通雙串結構相同，不同的僅是半月形聯(lián)板不一樣。因此雙串結構比較適合停電作業(yè)方式，能夠適用于絕大部分直路鐵塔（除單串結構外）。在雙串中間布置承力工具一套，承力工具與塔身的連接，需要借用連塔金具作為根據(jù)，可行的是與調整版的最遠端孔進行連接。由于2個調整板間距600mm，一套工具與它們相連需要通過一塊三角形聯(lián)板進行連接，塔身側的連接需要研制的就是這塊三角形聯(lián)板，每個角都有一個承力孔。導線側，考慮制作一個雙Y形卡對導線側三角聯(lián)板進行夾固，一端與承力工具連接即可。同樣的，制作材料優(yōu)先考慮鈦合金材料。

因此更換V絕緣子串承力工具設計制作思路就是：采用鈦合金材料，分帶電作業(yè)（含單串停電作業(yè)方式）、停電作業(yè)方式（雙串結構形式），分別在不同的空間路徑進行承力工具連接結構件設計。

4 整套承力工具設計結果與總結

根據(jù)以上的思路，結合優(yōu)化計算結果，最終設計結果如圖3，左側是單串及帶電作業(yè)方式下的承力工具布置示意圖，右側是雙串停電方式下的承力工具布置示意圖。

單串及帶電作業(yè)方式下：僅需要設計導線側與半月形聯(lián)板預留孔連接的翼型卡即可。需要考慮的也只是預留孔及半月形連板的厚度，即按最大噸位級別的半月形連板厚度考慮連接槽開口尺寸，預留孔的孔徑是一致的，均為φ32，翼型卡兩端連接孔考慮按8噸工具通用考慮即可。

雙串停電檢修方式下：塔身側承力工具安裝點，采用在雙側調整板上進行固定布置，中間的承力采用三角形板式結構，該聯(lián)板與調整板間的連接，采用類似直角掛板的形式，需要考慮不同調整板厚度，即按照最大噸位（42噸級別）調整板的厚度考慮開口尺寸，同時考慮調整板最遠端連接孔的邊距尺寸，設計開口深度；按照最小噸位（16噸級別）調整板的調整孔設計連接承力螺栓。導線側的雙Y形卡設計，則按照最大、最小噸位對應的三角聯(lián)板厚度，考慮螺栓長度，確保夾緊三角聯(lián)板。Y形的叉口開口尺寸，則需要考慮最大噸位的U型螺栓（即U84S）能夠卡入并適當留有余地，避免金具尺寸誤差引起不能卡入、貼緊。

此種設計，因為承力結構件是固定于通用的金具上，與塔身結構無關，適用于直路塔中相V形絕緣子串的整串更換工作的兩種情況，成立結構件的連接均考慮了不同噸位級別的差異，在保證安全、輕便、高效的前提下，實現(xiàn)了很好的的通用性，設計思想及制作方法值得在類線路中推廣。

參考文獻

[1] 1000kV南荊I線竣工圖紙，2009

[2] 鄭州市電業(yè)局，輸電線路運行及檢修，中國電力出版社

作者簡介

李榮超（1966年——），男、湖北棗陽人、畢業(yè)于華中科技大學電機專業(yè)、工學學士學位；高級工程師、供職于國網(wǎng)湖北省電力公司檢修公司鄂西北運維分部，從事超特高壓輸電線路運維工作。聯(lián)系電話： 07103326208手機 13508666556，Email：13508666556@139.com