±800 kV特高壓輸電線路帶電作業(yè)工器具改進

馬 軍

(國網(wǎng)甘肅省電力公司檢修公司，甘肅 蘭州 730050)

0 引言

帶電作業(yè)技術(shù)應(yīng)用是保證電網(wǎng)安全經(jīng)濟運行、提高供電可靠性和設(shè)備完好率的重要手段。近年來，國家電網(wǎng)公司要求大力開展帶電作業(yè)，以“能帶不?！睘樵瓌t，夯實設(shè)備管理，提高設(shè)備的健康水平?！?00 kV特高壓輸電線路帶電作業(yè)作為新一代電壓等級帶電作業(yè)，無成熟工器具應(yīng)用經(jīng)驗可借鑒，且作業(yè)次數(shù)少，作業(yè)勞動強度大，作業(yè)時間長;而作業(yè)時間越久，危險系數(shù)越大。為充分保證作業(yè)人員安全及設(shè)備安全，改進帶電作業(yè)工器具，降低作業(yè)時間，提高工作效率是很有必要的。

1 ±800 kV特高壓輸電線路帶電作業(yè)工器具應(yīng)用現(xiàn)狀

±800 kV特高壓輸電線路具有塔體高、塔材厚、金具串長等特點，其帶電作業(yè)工器具(主要為絕緣工器具、金屬工器具)在長度及重量上都比750 kV及以下電壓等級帶電作業(yè)工器具要增加很多。目前，±800 kV特高壓輸電線路帶電作業(yè)主要有更換懸垂串、更換耐張串任意片、更換防震錘間隔棒或修補導(dǎo)線等項目，其作業(yè)所需金屬工器具主要為卡具及液壓操作裝置，絕緣工器具主要為絕緣承力板。在現(xiàn)場作業(yè)過程中，發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有帶電作業(yè)工器具應(yīng)用存在以下3方面問題。

1.1 工器具適用范圍存在局限性

±800 kV特高壓輸電線路帶電作業(yè)第1代工器具主要根據(jù)單一線路設(shè)備特點研制而成，因線路塔型不一樣，金具串型及長度也不一樣，造成研制出的金屬工器具、絕緣工器具不能適應(yīng)所有±800 kV特高壓輸電線路設(shè)備，存在一定的局限性。在某些線路上常出現(xiàn)卡具無法固定、絕緣承力板尺寸與金具串長不匹配等問題，必須加以改進。

1.2 工器具笨重、不靈活

±800 kV特高壓輸電線路帶電作業(yè)金屬工器具材質(zhì)為鈦合金(TC4)，雖是承受額定機械荷載后同比最輕的材質(zhì)，但重量仍是750 kV及以下電壓等級帶電作業(yè)金屬工器具的2—2．5倍。絕緣承力拉板在滿足額定荷載及絕緣距離時，當(dāng)其長度為9 m時，重量達到14 kg，與750 kV及以下電壓等級帶電作業(yè)工器具相比略顯笨重。在作業(yè)時，因工器具活動裕度小，不夠靈活，與金具連接必須嚴(yán)絲合縫才能安裝固定。

以更換直線塔懸垂串為例，絕緣承力拉板與液壓操作裝置組裝好的重量為20 kg。因重量大，地電位作業(yè)人員在將其與卡具連接時，操作困難極大;且直線塔更換懸垂單雙串用翻板卡具，在拆除絕緣子串下端均壓環(huán)時，還需控制卡具與六線聯(lián)板承力點位置一致，操作繁瑣。

1.3 液壓操作裝置連接繁瑣、行程短

第1代液壓操作裝置主要包括液壓油箱、操作機構(gòu)、機械傳動絲桿。雙傳動系統(tǒng)絲桿裝置采用液壓+機械傳動方式，以使一個系統(tǒng)的失效不影響另一個系統(tǒng)的正常工作。但是在現(xiàn)場使用時，發(fā)現(xiàn)傳動絲桿和液壓裝置組裝受力后，時常出現(xiàn)液壓絲桿打壓后行程無變化，僅能依靠機械傳動將絲桿收緊;且液壓絲桿行程短，僅為200 mm，必須將機械絲桿收緊或釋放后，再配合液壓裝置打壓或泄壓，才能順利拆、裝絕緣子。

通過以上分析可知，目前帶電作業(yè)工器具存在不少問題，造成作業(yè)人員操作費時較費力。工器具可操作性不強，是造成帶電作業(yè)開展少，甚至不開展的主要原因。隨著對電網(wǎng)安全可靠供電要求越來越高，±800 kV特高壓輸電線路帶電作業(yè)將成為保障線路安全穩(wěn)定運行的重要手段。為滿足帶電作業(yè)安全有序要求，應(yīng)改進、創(chuàng)新帶電作業(yè)工器具樣式、結(jié)構(gòu)，并應(yīng)用新工藝、新技術(shù)、新材料來解決工器具操作性不強的問題。通過對工器具改進，使其更靈活，便于作業(yè)人員操作使用，從而進一步提高工作效率，降低作業(yè)人員勞動強度，大幅度提高帶電作業(yè)的安全性、靈活性和經(jīng)濟性。

2 帶電作業(yè)工器具改進及應(yīng)用效果

為了便于±800 kV特高壓輸電線路帶電作業(yè)的開展，避免工器具在長度及重量上增加帶來的不便，通過多次模擬帶電作業(yè)，對絕緣拉板、液壓油壺、液壓緊具、卡具等帶電作業(yè)工器具進行了多次改進和革新。改進革新后的工器具使用更加便捷，安全性能更可靠，同時能降低工作強度，提高作業(yè)速度，達到了縮短操作時間、提高工作效率的目的。

2.1 卡具改進

2．1．1 扁擔(dān)卡

扁擔(dān)卡連接于橫擔(dān)角鋼上，分別和翻板卡、懸垂串下卡配套使用，是用來更換直線單、雙串及直線轉(zhuǎn)角單、雙串絕緣子的卡具。

最初的±800 kV特高壓輸電線路帶電作業(yè)用扁擔(dān)卡(第1代扁擔(dān)卡)部件多、連接繁瑣，在起吊過程中易落物，且需要與手動機械調(diào)節(jié)絲杠(可調(diào)節(jié)量程為300 mm)配套使用。在作業(yè)時，整套工器具連接完成后，首先要使用機械調(diào)節(jié)絲杠再進行手動調(diào)節(jié)，費時費力，效果一般。

經(jīng)在多種±800 kV特高壓輸電線路塔型上進行試驗研究后，在第1代扁擔(dān)卡的基礎(chǔ)上，研發(fā)出了第2代扁擔(dān)卡。第2代扁擔(dān)卡將原第1代的分裝部件進行了整合，形成了一體化工具。不需現(xiàn)場再次進行連接安裝，且不需再配套手動機械調(diào)節(jié)絲杠，可直接使用液壓操作裝置，具有工器具易用、操作簡單的特點。

經(jīng)過試驗，在同樣作業(yè)人數(shù)的前提下第2代扁擔(dān)卡比第1代大約節(jié)省30 min工作時間。第1，2代扁擔(dān)卡實物分別如圖1， 2所示。

圖1 第1代扁擔(dān)卡

圖2 第2代扁擔(dān)卡

2．1．2 翻板卡

翻板卡與扁擔(dān)卡配套，是用來更換直線轉(zhuǎn)角單、雙串絕緣子的卡具。

第1代翻板卡孤度小、開合角度小，且安裝后承力點在卡具卡槽處，在使用過程中不易于隨時觀察，難安裝且易碰撞絕緣子下端瓷(傘)裙而造成絕緣子破損。

經(jīng)在多種±800 kV特高壓輸電線路塔型上進行試驗研究后，研發(fā)出了第2代翻板卡。對卡具弧度、開合角度進行調(diào)整放大，使其安裝便捷，適用于所有懸垂串絕緣子，并將承力點位置調(diào)整至中心圓孔處，根據(jù)金具螺栓分別設(shè)計多種孔徑進行配套。經(jīng)試驗，該卡具安裝、使用方便，且不損傷金具及絕緣子。第1，2代翻板卡分別如圖3，4所示。

圖3 第1代翻板卡

圖4 第2代翻板卡

2．1．3 懸垂串下卡

懸垂串下卡用于連接六線聯(lián)板，與扁擔(dān)卡配套，是用來更換直線單、雙串絕緣子的卡具。

懸垂串下卡是經(jīng)過多次模擬帶電作業(yè)摸索、試驗，創(chuàng)新研制出的新產(chǎn)品。懸垂串下卡與翻板卡在更換直線單、雙串絕緣子的作用一致，適用于懸垂串脫串作業(yè)。但懸垂串下卡改變了傳統(tǒng)的提線脫串作業(yè)方法，利用掛線聯(lián)板進行脫串作業(yè)，比翻板卡重量減輕了近2/3。相比翻板卡，它更具備小巧、靈活、輕便、便于安裝等特點。經(jīng)試驗，在安裝作業(yè)過程中可為等電位作業(yè)人員節(jié)省大量體力，并可節(jié)約20 min工作時間。懸垂串下卡實物如圖5所示。

2．1．4 懸垂串閉式卡

懸垂串閉式卡可連接在XWP-420，XWP-550等多種型號懸式瓷質(zhì)絕緣子后，配套液壓收緊裝置用于更換懸垂串首末端任意片瓷質(zhì)絕緣子。

因雙傘或三傘瓷質(zhì)懸垂串絕緣子鋼腳短，與鋼錨連接后鋼錨離絕緣子傘群距離近，常規(guī)閉式卡無法正常使用。根據(jù)絕緣子之間間距小、懸垂串承受垂直荷載等關(guān)鍵問題，與生產(chǎn)單位聯(lián)合研發(fā)了懸垂串閉式卡。相比原耐張塔閉式卡，該卡具有薄、輕的特點，實物如圖6，7所示。

2.2 直線液壓收緊裝置改進

直線液壓收緊裝置由2部分設(shè)備組成，分別是液壓連接器和液壓操作器。該裝置用于連接絕緣拉板(桿)和卡具，在作業(yè)過程中用液壓裝置收緊、放松整體工器具，起到拆卸、安裝絕緣子的作用。

圖5 懸垂串下卡

圖6 懸垂串閉式卡

圖7 耐張塔閉式卡

第1代直線液壓收緊裝置的缺點:

(1) 油壺為金屬箱體，體積較大、笨重;

(2) 液壓收緊裝置行程較短，行程僅為200 mm;

(3) 在模擬帶電作業(yè)更換直線整串絕緣子作業(yè)時，發(fā)現(xiàn)液壓收緊裝置行程較緊張，裕度不夠，不能進行調(diào)節(jié)。

針對上述情況，聯(lián)系廠家技術(shù)人員研發(fā)出了第2代直線液壓收緊裝置，將油壺改為塑料箱體且減小了容量，從而減輕了重量，方便攜帶，操作靈活;將液壓行程加長至280 mm，并增加了200 mm手動部分，行程增大，調(diào)節(jié)范圍變廣。

經(jīng)過試驗，相比第1代產(chǎn)品(見圖8)，第2代產(chǎn)品(見圖9，10)更加輕便、便于安裝，可節(jié)約40 min分鐘作業(yè)時間。

圖8 第1代直線液壓收緊裝置

圖9 第2代直線液壓收緊裝置液壓操作器

2.3 承力工具改進

2．3．1 絕緣承力工具

±800 kV特高壓輸電線路帶電作業(yè)承力工具有2種，分別是絕緣拉板和絕緣拉桿，均采用玻璃鋼材質(zhì)。絕緣拉板作為第1代產(chǎn)品，寬70 mm，厚度20 mm，強度高、承受荷載大，但相對笨重;其長度分為4 m，3．5 m 2種，運輸使用不方便。

經(jīng)與生產(chǎn)廠家溝通后，研制出了輕便、易用的絕緣拉桿。該絕緣拉桿采用φ40空心棒，長度有3．5 m，3 m和1 m 3種，兩端為金屬端頭，能滿足帶電作業(yè)垂直檔距400 m垂直荷載要求，與絕緣拉板相比重量減輕了1/3。

經(jīng)試驗，絕緣拉桿相比絕緣拉板重量輕、便于安裝，節(jié)省了作業(yè)人員的體力。絕緣拉板與絕緣拉桿實物如圖11，12所示。

圖10 第2代直線液壓收緊裝置液壓連接器

圖11 絕緣拉板

圖12 絕緣拉桿

2．3．2 可調(diào)節(jié)式手動收緊裝置

±800 kV特高壓輸電線路上的懸垂串絕緣子長度不同，金具串長也不同;金具串長多為10．3—11．2 m，存在900 mm可調(diào)量程。現(xiàn)有液壓及手動調(diào)節(jié)裝置不能滿足使用要求，存在連接后工具過長或過短不能正常作業(yè)的情況。

在絕緣拉桿或絕緣拉板調(diào)節(jié)長度有限，且要保證導(dǎo)線端電氣間隙的前提下，研發(fā)了一種可調(diào)節(jié)式手動收緊裝置，其量程為400—900 mm，在均壓環(huán)下與懸垂串下卡連接配合使用，彌補了絕緣拉桿或絕緣拉板調(diào)節(jié)長度不足的缺點。經(jīng)試驗，該裝置機械性能及調(diào)節(jié)范圍完全滿足作業(yè)要求?？烧{(diào)節(jié)式手動收緊裝置如圖13所示。

3 帶電作業(yè)工器具進一步改進建議

3.1 應(yīng)用新工藝、新材料

通過應(yīng)用新工藝、新材料，減少工器具的質(zhì)量和體積。如用更輕便的高強度絕緣桿，減少工器具的種類，實現(xiàn)簡便化、輕量化，降低勞動強度。

3.2 設(shè)計研制便捷工器具

通過科學(xué)研究、合理設(shè)計，將不同塔型、不同金具型式、同類型作業(yè)的工器具通用化、簡便化、輕巧化，以提高工器具的利用率和作業(yè)效率。

3.3 編制完善帶電作業(yè)工器具使用說明書

帶電作業(yè)工器具現(xiàn)場使用說明書應(yīng)包含作業(yè)范圍、安裝要求、機械性能、使用中應(yīng)注意的問題及關(guān)鍵環(huán)節(jié)和檢查、試驗方法及要求等內(nèi)容，從而強化帶電作業(yè)工器具技術(shù)管理;并要求作業(yè)人員在作業(yè)前應(yīng)對照說明書檢查作業(yè)所需工器具是否合格、齊備，以保證作業(yè)人員的生命安全。

4 結(jié)束語

通過對±800 kV特高壓輸電線路帶電作業(yè)工器具的不斷改進完善，針對作業(yè)特點研制更簡單、便捷的作業(yè)工器具，并在現(xiàn)場實際中成功應(yīng)用，極大降低了作業(yè)人員勞動強度，減少了作業(yè)時間，提高了作業(yè)效率。

帶電作業(yè)工器具仍有很大改進空間，可通過研制使用新工藝、新材料的便捷工器具，進一步擴大帶電作業(yè)工器具的應(yīng)用范圍，提高操作效率，促進帶電作業(yè)水平的提升。