絕緣子掛點(diǎn)單改雙橫擔(dān)固定器的研制

楊瑞娟，岐召陽，連 歡

（1.河南城建學(xué)院電氣與控制工程學(xué)院，河南 平頂山 467001；2.國網(wǎng)河南省電力公司平頂山供電公司，河南 平頂山 467001）

0 引言

國家電網(wǎng)公司系統(tǒng)內(nèi)曾發(fā)生過因?yàn)閱螔禳c(diǎn)復(fù)合絕緣子串掉落而造成的嚴(yán)重事故，所以多次規(guī)定要求將“三跨”區(qū)段的單掛點(diǎn)絕緣子串更換成雙掛點(diǎn)絕緣子串。根據(jù)《國家電網(wǎng)公司關(guān)于印發(fā)架空輸電線路“三跨”重大反事故措施（試行）的通知》要求：“三跨”區(qū)段絕緣子“單串改雙串”應(yīng)采用雙掛點(diǎn)。為防止“三跨”區(qū)段發(fā)生倒塔、斷線、掉串等事故，“三跨”線路要全面將單掛點(diǎn)絕緣子串改為雙掛點(diǎn)絕緣子串。

對某供電公司轄區(qū)內(nèi)“三跨”線路區(qū)段單、雙掛點(diǎn)桿塔所占比例進(jìn)行了調(diào)查統(tǒng)計(jì)，結(jié)果如表1 所示。由表1 可知，“三跨”線路區(qū)段絕緣子單掛點(diǎn)桿塔已經(jīng)占到桿塔總數(shù)的84.6%，絕緣子掛點(diǎn)單改雙工作任務(wù)量較大。

表1 某供電公司轄區(qū)內(nèi)“三跨”線路區(qū)段單、雙掛點(diǎn)桿塔所占比例調(diào)查統(tǒng)計(jì)

更換絕緣子串之前，首先需要將桿塔掛線點(diǎn)的單掛點(diǎn)角鋼更換為雙掛點(diǎn)角鋼。傳統(tǒng)作業(yè)方法通常在停電狀態(tài)下采用手扳葫蘆或緊線器對橫擔(dān)進(jìn)行臨時固定。對絕緣子串“單改雙”工作過程中掛線點(diǎn)角鋼更換用時進(jìn)行了調(diào)查，結(jié)果如表2所示。由表2 可知，桿塔橫擔(dān)掛線點(diǎn)角鋼更換平均用時較長，最短20 min，最長則需要72 min，主要原因在于缺少專業(yè)的橫擔(dān)固定支撐工具，對橫擔(dān)固定支撐效果不佳，角鋼拆除后，易于出現(xiàn)桿塔橫擔(dān)塔材變形導(dǎo)致無法拆卸安裝聯(lián)板等情況，造成掛線點(diǎn)角鋼更換費(fèi)時費(fèi)力，效率較低。

為了提高桿塔橫擔(dān)掛線點(diǎn)角鋼更換效率，有利于絕緣子掛點(diǎn)單改雙工作的開展，本文研制了一種絕緣子掛點(diǎn)單改雙橫擔(dān)固定器，有效解決了傳統(tǒng)作業(yè)方法拆除角鋼后的橫擔(dān)變形問題，提升了檢修作業(yè)效率，減少了線路的停電檢修時間。

表2 絕緣子串“單改雙”過程中掛線點(diǎn)角鋼更換用時調(diào)查數(shù)據(jù)

1 雙橫擔(dān)固定裝置的研制

1.1 研制思路

絕緣子掛點(diǎn)單改雙橫擔(dān)固定器的研制從以下幾個方面進(jìn)行考慮。

a） 為便于地面及塔上作業(yè)人員提升和組裝裝置，減少人員在運(yùn)輸和搬運(yùn)過程中的勞動強(qiáng)度，根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際經(jīng)驗(yàn)并且按照從輕的原則，確定裝置的整體質(zhì)量不超過15 kg。

b） 新工具應(yīng)具有很好的通用性和適用性，橫擔(dān)固定器長度可靈活調(diào)整，需滿足某供電公司轄區(qū)內(nèi)全部110 ～220 kV 輸電線路“三跨”桿塔橫擔(dān)下平面所用角鋼尺寸的要求。

c） 新工具應(yīng)具有較好的承力性，抗拉伸強(qiáng)度高，滿足抗3 t 的拉力實(shí)驗(yàn)要求。

d） 從操作性方面考慮，新工具要設(shè)計(jì)合理，承重性強(qiáng)，操作簡單，便于攜帶。

1.2 研制方案

1.2.1 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

根據(jù)工具的研制思路，工具結(jié)構(gòu)上由雙向調(diào)節(jié)絲杠、棘輪自鎖式“T”型調(diào)節(jié)拉桿、UL 聯(lián)動裝置組成。雙向絲杠可操作性強(qiáng)并且在實(shí)際工作中能夠減輕作業(yè)人員的勞動強(qiáng)度，利用絲杠傳動原理進(jìn)行長短調(diào)節(jié)，通過UL 聯(lián)動裝置將橫擔(dān)側(cè)角鋼固定[1]，有效解決了傳統(tǒng)作業(yè)方法拆除角鋼后橫擔(dān)不易固定的難題。

某供電公司轄區(qū)內(nèi)典型“三跨”桿塔橫擔(dān)下平面所用角鋼型號及橫擔(dān)寬度如表3 所示。為使新工具具有很好的通用性和適用性，將工具的卡槽深度設(shè)計(jì)在56～90 mm 之間，槽寬設(shè)計(jì)在5～8 mm之間，絲杠調(diào)節(jié)行程設(shè)計(jì)在400～850 mm 之間。

棘輪自鎖式“T”型調(diào)節(jié)拉桿調(diào)節(jié)范圍大于400 mm，在收緊過程中消耗的體力較小，并且具有便于安裝、拆除、效率高及穩(wěn)定性強(qiáng)的特點(diǎn)，棘輪自鎖式“T”型調(diào)節(jié)拉桿設(shè)計(jì)如圖1 所示[1]。

表3 某供電公司轄區(qū)內(nèi)典型“三跨”桿塔橫擔(dān)下平面所用角鋼型號統(tǒng)計(jì)

圖1 棘輪自鎖式“T”型調(diào)節(jié)拉桿設(shè)計(jì)圖

UL 聯(lián)動裝置實(shí)現(xiàn)對橫擔(dān)側(cè)角鋼的固定，其作為橫擔(dān)固定器的主要承力部分，主體由鎂鋁合金整體切割而成，整體設(shè)計(jì)采用“內(nèi)U 外L”形結(jié)構(gòu)（如圖2 所示），其中A、B 兩點(diǎn)為絲杠長度固定點(diǎn)，A、B 之間的間距為100 mm（某供電公司轄區(qū)內(nèi)典型“三跨”桿塔橫擔(dān)下平面所用角鋼最大型號為90 mm×8 mm，蝶形螺栓所占空間為10 mm），C 點(diǎn)為活動點(diǎn)，E 點(diǎn)通過活動與D 點(diǎn)連接，通過擰緊蝶形螺栓對角鋼形成全方位固定[2]。

根據(jù)整體設(shè)計(jì)思路，絕緣子掛點(diǎn)單改雙橫擔(dān)固定器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)如圖3 所示。

1.2.2 材質(zhì)選擇

圖2 UL 聯(lián)動裝置設(shè)計(jì)圖

圖3 雙橫擔(dān)固定裝置整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖

根據(jù)研制思路，在滿足工具整體質(zhì)量和承力性要求的前提下，對合金鋼、合金鋁、鋁鎂合金3 種常用材料進(jìn)行比較分析，根據(jù)各部件要機(jī)械強(qiáng)度高，便于加工，且應(yīng)盡量減輕裝置整體質(zhì)量的原則，選用合金鋼作為調(diào)節(jié)絲杠的制作材料，選用鋁鎂合金作為UL 聯(lián)動裝置的制作材料。合金鋼、合金鋁、鋁鎂合金材質(zhì)的優(yōu)缺點(diǎn)對比如表4 所示。

表4 雙橫擔(dān)固定裝置材質(zhì)選擇對比

1.2.3 工具的加工制作

按照研制方案對絕緣子掛點(diǎn)單改雙橫擔(dān)固定器進(jìn)行了加工制作，其實(shí)物如圖4 所示。

圖4 雙橫擔(dān)固定裝置實(shí)物圖

2 雙橫擔(dān)固定裝置試驗(yàn)效果及分析

2.1 現(xiàn)場試驗(yàn)

絕緣子掛點(diǎn)單改雙橫擔(dān)固定器研制成功以后，在某220 kV“三跨”線路桿塔上進(jìn)行了現(xiàn)場驗(yàn)證，對完成一基“三跨”區(qū)段桿塔復(fù)合絕緣子單改雙工作所用時間進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)，結(jié)果如表5 所示。

表5 “三跨”區(qū)段桿塔復(fù)合絕緣子單改雙所用時間

2.2 試驗(yàn)效果分析

通過現(xiàn)場試驗(yàn)，可得出如下試驗(yàn)結(jié)果。

a） 使用單改雙橫擔(dān)固定器，操作工藝簡單，更換一基“三跨”線路桿塔橫擔(dān)掛線點(diǎn)角鋼所需平均作業(yè)時間從原來的45 min 減少到了現(xiàn)在的20 min，大大提高了檢修作業(yè)效率。

b） 工具整體質(zhì)量為12.9 kg，滿足了工具質(zhì)量不超過15 kg 的設(shè)計(jì)要求，攜帶及操作方便。

c） 工具承力性能好，抗拉伸強(qiáng)度高，進(jìn)行抗3 t的拉力實(shí)驗(yàn)，未發(fā)現(xiàn)松動、損壞及變形情況[3]。

e） 工具具有良好的通用性及適用性，長度、卡槽深度、槽寬可靈活調(diào)整，適用于某供電公司轄區(qū)內(nèi)所有110～220 kV“三跨”桿塔的使用。

3 裝置應(yīng)用情況分析

3.1 經(jīng)濟(jì)性分析

絕緣子掛點(diǎn)單改雙橫擔(dān)固定器研制成功以后，首先在某供電公司開展了推廣應(yīng)用，以某220 kV“ZG”線為例，在工具研制成功前改造一基桿塔停電時間至少為3 h，工具研制后改造一基桿塔停電時間為2 h，該供電公司開展該項(xiàng)目塔上檢修作業(yè)人員為8 人，即最多同時分為4 個小組開展工作[4]，采用新研制的工具共完成220 kV“ZG”線“三跨”及其他重要區(qū)段“單改雙”工作共計(jì)16 基桿塔的改造任務(wù)，該線路的正常負(fù)載為110 000 kW，以目前電差價 0.07 元/（kW·h）（即供電公司利潤） 計(jì)算，至少可節(jié)省的總停電時間為4 h，可直接減少經(jīng)濟(jì)損失30 800 元。該裝置的進(jìn)一步推廣應(yīng)用將能產(chǎn)生更高的經(jīng)濟(jì)效益。

3.2 可推廣性分析

該工具的卡槽深度、槽寬、絲杠調(diào)節(jié)行程均是按照某供電公司轄區(qū)內(nèi)典型“三跨”線路桿塔結(jié)構(gòu)特點(diǎn)進(jìn)行設(shè)計(jì)，可適用于該供電公司轄區(qū)內(nèi)大部分220 kV 及以下電壓等級輸電線路“三跨”及重要區(qū)段絕緣子串“單改雙”工作的需要。通過調(diào)整工具的結(jié)構(gòu)尺寸，也可將該絕緣子掛點(diǎn)單改雙橫擔(dān)固定器推廣應(yīng)用于500 kV 及以上電壓等級輸電線路和其他形式220 kV 及以下電壓等級輸電線路桿塔。該裝置的成功推廣應(yīng)用，為國家電網(wǎng)公司系統(tǒng)內(nèi)“三跨”區(qū)段單掛點(diǎn)絕緣子串更換成雙掛點(diǎn)絕緣子串工作提供了技術(shù)支撐，更有效地保證了輸電線路高效安全運(yùn)行，減少了線路停電時間，提高了供電可靠性。

4 結(jié)論

本文針對在“三跨”區(qū)段桿塔的單掛點(diǎn)絕緣子串改造為雙掛點(diǎn)絕緣子串過程中，桿塔橫擔(dān)塔材易變形導(dǎo)致作業(yè)效率較低的問題進(jìn)行了分析，研制了一種絕緣子掛點(diǎn)單改雙橫擔(dān)固定器，通過試驗(yàn)分析，得出了以下結(jié)論。

a） 該裝置成功解決了傳統(tǒng)“單改雙”作業(yè)過程中無專用橫擔(dān)固定裝置，在掛點(diǎn)角鋼拆除后橫擔(dān)易變形的難題，可廣泛應(yīng)用于“三跨”及其他重要區(qū)段輸電線路的“單改雙”工作中。

b） 該裝置結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)巧妙，利用絲杠傳動原理進(jìn)行長短調(diào)節(jié)，通過UL 聯(lián)動裝置將橫擔(dān)側(cè)角鋼固定，可以有效提高桿塔橫擔(dān)掛線點(diǎn)角鋼更換效率，減少了對停電線路的檢修時間。

c） 該裝置攜帶方便，安裝及操作簡單，省時省力，平均每相掛線點(diǎn)角鋼更換用時僅為20 min。

d） 該裝置承力性能好，抗拉伸強(qiáng)度高，長度、卡槽深度、槽寬可靈活調(diào)整，具有良好的通用性及適用性。

e） 該裝置經(jīng)濟(jì)效益好，便于推廣應(yīng)用。