帶電處理輸電線路金具系列工具的研制與應(yīng)用

云南電網(wǎng)有限責(zé)任公司昆明供電局 趙 宇 張孝祖 李海順 侯建勛 梅耕寧 張 梁

帶電作業(yè)是目前電力作業(yè)的重要手段，但作業(yè)過程中存在著巨大的安全風(fēng)險，會對電力系統(tǒng)的穩(wěn)定、操作人員的生命都產(chǎn)生巨大威脅。因此在帶電作業(yè)過程中使用合適的工具就顯得極為重要，必須緊隨帶電作業(yè)技術(shù)發(fā)展做好工具研發(fā)，滿足不同種類線路的帶電作業(yè)需要，為操作人員提供足夠的安全保障，推動電力行業(yè)的穩(wěn)定發(fā)展。

對輸電線路的狀態(tài)檢測工作中，使用帶電作業(yè)可避免因檢測工作影響正常電路運行和確保電力系統(tǒng)的服務(wù)。但帶電作業(yè)是一項嚴(yán)格的技術(shù)措施，由于作業(yè)過程中電路仍在運行，因此可能有觸電的危險，是一種比較危險的工作模式[1]。如工作過程中操作不達標(biāo)，操作人員、區(qū)域供電、輸電線路運行、其他生產(chǎn)生活都會受到影響。如果操作人員因為操作失誤或因工具存在問題，會受到嚴(yán)重的電擊并嚴(yán)重威脅他們的生命安全。

由于帶電作業(yè)具有明顯的危險性，所以確定帶電作業(yè)的關(guān)鍵技術(shù)參數(shù)和選擇合適的工具對完成帶電作業(yè)極為重要。必須要保證工具滿足最小的絕緣長度，尤其是對1000kV高壓交流電路，工具必須要給操作人員足夠的保護。

1 輸電線帶電作業(yè)安全問題原因分析

帶電作業(yè)環(huán)境風(fēng)險。由于輸電線路帶電作業(yè)本身就有極高的危險性，所以如果現(xiàn)場的環(huán)境較復(fù)雜就會增加作業(yè)過程中的風(fēng)險。比如周圍的天氣情況、地形、通信線路、交通等問題都會影響帶電作業(yè)的開展。所以在進行帶電作業(yè)工作開始前，操作人員需勘察周圍的情況，掌握現(xiàn)場交通，以便制定合適帶電作業(yè)計劃。例如做好天氣的預(yù)測并配備風(fēng)速儀等裝置，了解現(xiàn)場的環(huán)境情況，避免在大風(fēng)、大雨、大雪等情況作業(yè)，如作業(yè)過程中出現(xiàn)極端天氣要停止帶電作業(yè)。

工具管理問題。輸電線路現(xiàn)場的安全防護，不僅需做好個人防護工作，也要通過做好工具管理保證帶電作業(yè)的安全。但很多操作人員缺少對工具的管理意識，缺少對工具的定期檢查和保養(yǎng)，容易導(dǎo)致工具老化和損壞，從而影響作業(yè)過程中的安全；其次，也缺少完善的工具管理制度，工具缺少完善的資料，也缺少作業(yè)前的工具檢查意識，就容易造成工作中的隱患。

帶電作業(yè)操作隱患。目前所有的帶電作業(yè)工具都是絕緣工具，工具使用材料的絕緣水平?jīng)Q定了工具的絕緣效果。但是一些工具可能有絕緣不達標(biāo)、損壞的情況，就會導(dǎo)致操作人員在作業(yè)過程中出現(xiàn)意外。還有一些工具設(shè)計不合理，就不能達到理想的作業(yè)效果，不符合帶電作業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)，將會引發(fā)安全事故。

2 當(dāng)前的新型帶電作業(yè)金屬工具

2.1 帶電作業(yè)對工具的要求

由于超高壓、特高壓輸電線路的電壓等級極高且線路檔距較大，導(dǎo)線分裂也較多，絕緣子串長度和噸位都較大，因此對作業(yè)工具提出了非常高的要求[2]。一般情況下，都需選擇滿足線路最小有效絕緣長度，比如提線工具就要同時滿足線路荷重要求的大噸位、軟質(zhì)絕緣的要求。金屬卡具也要結(jié)合電路的特點對工具的結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化，滿足工作過程中的要求，減輕作業(yè)人員的工作強度，目前已發(fā)展出帶有液壓傳動裝置的緊線工具。

對于帶電作業(yè)下的工具選擇，首先需有極高的絕緣性，滿足電壓等級的要求，以及具備極高的耐氣候性能；其次，工具需具備足夠的機械強度，能適應(yīng)特高壓電路的導(dǎo)線、金具的自重、線路檔距增大工作需要，避免作業(yè)器件出現(xiàn)損壞。而為提升施工的靈活性，帶電作業(yè)工具必須輕便，比如為應(yīng)對不同長度的絕緣子串，配套工具需要長度更大、體積更合理，但也要能控制工具的重量，適應(yīng)運輸便利性、操作靈巧性的要求；最后，對于一些特殊工具必須具備較高的通用性。

2.2 直線懸垂線夾U型螺栓補加緊固工具

輸電線路的直線懸垂線夾U型螺栓補加緊固工具加入了傳動裝置，包括尾部手轉(zhuǎn)式操作柄，組合絕緣式操作桿，該工具的傳動裝置能夠180°旋轉(zhuǎn)懸掛裝，并能夠與特制的螺栓儲存套筒、螺栓進緊固裝置同時使用，特制螺栓套筒內(nèi)部中可存放螺栓、彈簧墊、平墊，達到緊固螺栓和遠距離補加的作用。通過使用地位帶電作業(yè)的方法，可解決電力系統(tǒng)中存在的導(dǎo)線懸垂線夾U型螺栓松動和脫落的問題。在完成U型螺栓的補加工作后，工具的轉(zhuǎn)向裝置可替換為循環(huán)棘輪緊固扳手，以保證對螺栓的緊固。

該工具經(jīng)過對懸垂線夾U型螺栓的補加和緊固，體現(xiàn)出了使用方法簡單、操作靈活的特點，且有較高的工作效率。工具在設(shè)計時使用了絕緣材料，能最大程度保證帶電作業(yè)的安全性和地位帶電絕緣作業(yè)的電氣絕緣要求，并具有良好的通用性，在任何天氣情況下都能開展工作[3]。通過對地位帶電帶零件的補充，可避免臨時停電、保證作業(yè)的安全，極大程度上保證了線路的可靠性，能創(chuàng)造較高的經(jīng)濟收益和社會效益。

2.3 多功能帶電噴涂工具

該工具包括操作頭、伸縮式絕緣操作桿和操作機構(gòu)，其中操作頭使用了專用卡瓶器，通過伸縮式操作桿和卡瓶器相連，然后通過后部操縱機來帶動卡瓶器內(nèi)罐的操作，之后就可以將防腐材料近距離涂抹在金具上。該工具也能滿足帶電作業(yè)的工作要求，可保證工作的安全距離，實現(xiàn)間接帶電工作。工作中可有效解決并聯(lián)間隙銹蝕、燒傷、金具銹蝕和防震錘的銹蝕需要，通過帶電作業(yè)即可修復(fù)。使用該工具能夠在憎水性的環(huán)境中使用，完成對電力設(shè)備的帶電噴鋅，保證電力設(shè)備的穩(wěn)定。

2.4 多角度耐張引流板螺栓緊固工具

耐張引流板螺栓的方向比較多，具有橫線路方向、斜線路方向、順路方向等不同的方向。為此，通過在扳手上設(shè)置3個轉(zhuǎn)向點，其中頭部轉(zhuǎn)向點可使用套筒橫向旋轉(zhuǎn)，為便于調(diào)節(jié)角度，目前的工具可橫向旋轉(zhuǎn)180°；針對電力系統(tǒng)實際工作情況，工具可進行多角度、多點固定，解決螺栓角度和套筒角度不協(xié)調(diào)的問題。對于中部轉(zhuǎn)向點，能夠使用扳手進行多角度旋轉(zhuǎn)，調(diào)節(jié)套筒在扳手上的方向，有效解決了螺栓扭矩的要求，滿足了順線路穿向螺栓的安裝需要。使用該工具也解決了工作人員引流的安全距離不能達到要求的難題，通過底部旋轉(zhuǎn)點和絕緣操作桿相連，作業(yè)人員可推拉操縱桿讓套筒旋轉(zhuǎn)，從而帶動引流板螺栓旋轉(zhuǎn)。使用該工具提升了工作現(xiàn)場的便捷性，保證地位帶電緊固不同穿向耐張引流板螺栓的要求。

2.5 絕緣金屬卡具

帶電作業(yè)的絕緣金屬卡具研制需結(jié)合線路絕緣子參數(shù)的結(jié)構(gòu)和特點，由于特高壓線路的絕緣子串荷載范圍一般在210～550kN，所以根據(jù)設(shè)計的原則，絕緣卡具的額定負(fù)荷應(yīng)在60～145kN[4]。目前國內(nèi)的超、特高壓線路中，所使用的直線金屬卡具包括I型、V型、雙串，耐張絕緣子串包括雙聯(lián)或多盤式絕緣子?？筛鶕?jù)不同的絕緣子串形式以及連接金具結(jié)構(gòu)的特點，使用不同的絕緣子更換工具。通過使用金屬卡具能更好地完成傳遞噸位的工作，滿足作業(yè)人員現(xiàn)場工作的要求。對于大噸位的金屬工具，主體材料主要包括鈦合金，以及使用新型切割工藝進行加工，為方便作業(yè)人員更高效地傳遞導(dǎo)線的負(fù)荷，卡具中還包括了液壓裝置和機械絲，滿足收放拉桿的需要。

3 未來輸電作業(yè)工具的研發(fā)方向

目前國內(nèi)在特高壓輸電線路的作業(yè)上已有大量的研究，全新的工具可滿足現(xiàn)場工作的需求，包括走線、導(dǎo)線檢查、等電位等金屬工具，工具的功能比較全面，而且針對800kV直流特高壓線的帶電作業(yè)中，帶電作業(yè)工具也具有很高的應(yīng)用價值。在今后的研究中，應(yīng)繼續(xù)加強針對高海拔地區(qū)的工具研發(fā)，深入研究高海拔地區(qū)的線路特性，利用工具保證帶電作業(yè)的安全。還需繼續(xù)加強高強度柔性絕緣材料的研究，制作更多的軟質(zhì)柔性絕緣吊拉工具。對于等電位工具的研究中應(yīng)加強輕型化、機械化裝置的研究，提升檢測工具的智能性。作業(yè)設(shè)備中，還需進一步研究直升機等設(shè)備在作業(yè)中的作用，以及加強其他大型機械的研究，驗證工作性能。

綜上，在對輸電線路進行帶電作業(yè)的過程中，必須做好防護工作，操作人員需選擇合適的工具，保證作業(yè)過程中的安全。研發(fā)人員應(yīng)充分分析帶電作業(yè)的情況，做好研發(fā)工作，滿足當(dāng)前帶電作業(yè)需求，并著眼于未來，針對新型輸電系統(tǒng)、高原輸電環(huán)境下帶電作業(yè)工具做好研發(fā)，將操作人員的風(fēng)險降到最低。