±800kV祁韶線“V”型雙聯(lián)合成絕緣子帶電作業(yè)工具及方法研究

國網(wǎng)湖南省電力有限公司輸電檢修分公司 汪志剛 陳堅(jiān)平 王晨楓 梅文建 李 鵬 張 樹

國網(wǎng)±800kV祁韶線起與甘肅酒泉橋?yàn)硴Q流站、止于湖南韶山換流站，全長2383千米，途徑甘肅、陜西、重慶、湖北、湖南五省，將西部風(fēng)電、煤電、光伏電力送至湖南地區(qū)，輸電能力800萬千瓦，每年可新增送電約400億千瓦時(shí)，減少燃煤運(yùn)輸1800萬噸，減排煙塵1.5萬噸、二氧化硫8.8萬噸、氮氧化物8.0萬噸、二氧化碳2960萬噸，將有效促進(jìn)大氣污染物防治目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。作為西電東送能源大動脈，線路的安全穩(wěn)定運(yùn)行關(guān)系重大，一旦出現(xiàn)跳閘停電，將對湖南地區(qū)造成巨大經(jīng)濟(jì)損失。

合成絕緣子較瓷、玻璃絕緣子具有體積小、重量輕、運(yùn)輸安裝方便、機(jī)械強(qiáng)度高、耐污性能優(yōu)異等優(yōu)點(diǎn)，但隨著合成絕緣子使用數(shù)量增多、運(yùn)行時(shí)間增加，線路運(yùn)行過程中缺陷也隨之增加，作為絕緣承力設(shè)備的合成絕緣子在運(yùn)行中受工作電壓、操作電壓及雷電過電壓的影響以及外力破壞、環(huán)境污穢以及大風(fēng)雨雪天氣影響，易出現(xiàn)絕緣子傘套脆化、粉化、連接部位密封失效，棒芯機(jī)械強(qiáng)度下降或零值現(xiàn)象，如不及時(shí)更換將出現(xiàn)導(dǎo)線對地放電，甚至掉線，嚴(yán)重危害線路安全運(yùn)行，開展帶電更換合成絕緣子作業(yè)將大大縮短線路“帶缺陷”運(yùn)行時(shí)間。但由于±800kV祁韶線桿塔設(shè)計(jì)特點(diǎn)，其直線塔窗口結(jié)構(gòu)尺寸發(fā)生較大變化，導(dǎo)線對橫擔(dān)凈空距離變小，導(dǎo)線、金具等設(shè)備型號也發(fā)生變化，導(dǎo)線截面由900提高到1250，線路荷載大幅提升，傳統(tǒng)作業(yè)方法和絕緣子更換工具無法滿足要求，這些也成為祁韶特高壓帶電作業(yè)安全開展的巨大挑戰(zhàn)。

±800kV祁韶線采用雙極單回線路架設(shè)，左側(cè)正極、右側(cè)負(fù)極，桿塔高度普遍偏高，絕緣子串長偏長，連接金具數(shù)量以及重量也偏重，“V”型合成絕緣子占比約為四分之一。當(dāng)前更換合成絕緣子通常采用“整體提線”的方式，即使用兩組相同的橫擔(dān)卡、絲桿、絕緣拉棒、六線提線鉤，各工具順序連接，前后對稱安裝于橫擔(dān)與導(dǎo)線線夾處，通過緊絲桿行程的收縮將全部六根子導(dǎo)線的荷載轉(zhuǎn)移到承力工具上，其方法及使用工具如圖1所示，其缺點(diǎn)如下：

圖1 工具示意圖

根據(jù)《±800kV直流線路帶電作業(yè)技術(shù)規(guī)范》（DL/T1242—2013）的要求，海拔在1000m及以下地區(qū)絕緣工器具最小有效絕緣長度為6.8m，海拔在1000～2000m地區(qū)絕緣工器具最小有效絕緣長度為7.3m，當(dāng)桿塔海拔高度大于1000m時(shí)，由于±800kV祁韶線直線塔窗口結(jié)構(gòu)尺寸發(fā)生較大變化，使用傳統(tǒng)方法安裝承力工具，在安全距離方面不能滿足要求；使用整體提線方式時(shí)，合成絕緣子以橫擔(dān)端上掛點(diǎn)為圓心向上做圓周運(yùn)動，由于絕緣子自重，在絕緣子向上運(yùn)動的過程中絕緣子易發(fā)生形變呈外弓形，導(dǎo)致上下掛點(diǎn)無法脫離；承力工具布置方向豎直狀態(tài)，與荷載方向在同一直線上，在荷載轉(zhuǎn)移過程中V型絕緣子導(dǎo)線端掛點(diǎn)全部卸載，導(dǎo)線及其金具的重量全部由承力工具承載，轉(zhuǎn)移荷載量大；工器具笨重，操作速度慢、體力消耗大、作業(yè)效率低下。由于以上問題，現(xiàn)有更換絕緣子方法在安全生產(chǎn)中存在較大隱患，極大限制了祁韶特高壓帶電作業(yè)的發(fā)展。

1 工具的型式方案設(shè)計(jì)

本文提出一種新的帶電更換特高壓輸電線路雙聯(lián)絕緣子的裝置及方法，放棄荷載量大的“整體提線”方式，采用“斜拉法”荷載轉(zhuǎn)移方式，其承力工具沿絕緣子方向布置，其受力承三角形分布，即承力工具需轉(zhuǎn)移的荷載僅為單串合成絕緣子的重量。裝置包括橫擔(dān)卡、液壓絲桿、絕緣拉棒、機(jī)械絲桿和大刀卡；橫擔(dān)卡包括上合頁、下合頁和轉(zhuǎn)接頭，下合頁托于橫擔(dān)下，上合頁鉸接于下合頁上圍成匹配于橫擔(dān)的三角形空腔，轉(zhuǎn)接頭鉸接于下合頁下；拉棒的一端通過液壓絲桿與橫擔(dān)卡的轉(zhuǎn)接頭可拆卸連接、另一端通過另一卸載絲桿與大刀卡可拆卸連接，大刀卡裝配于導(dǎo)線連板處，通過液壓絲桿收緊行程實(shí)現(xiàn)荷載轉(zhuǎn)移。裝置各部件間可拆卸連接、便于攜運(yùn)，降低勞動強(qiáng)度，能單獨(dú)帶電更換特高壓輸電線路雙聯(lián)絕緣子中任一串絕緣子。

橫擔(dān)卡設(shè)計(jì)包括卡主體和轉(zhuǎn)接頭；卡主體包括上合頁和下合頁；上合頁呈等腰三角型，其頂角處設(shè)有矩型凹槽以與橫擔(dān)的豎直段鎖止限位，其等腰邊角內(nèi)壁設(shè)有豁口以與橫擔(dān)的水平段鎖止限位；下合頁托于橫擔(dān)下，上合頁鉸接于下合頁上圍成匹配于橫擔(dān)的三角形空腔；轉(zhuǎn)接頭鉸接于下合頁下。使用時(shí)將下合頁托于橫擔(dān)下，然后將上合頁鉸接于下合頁上，此時(shí)上合頁頂角處矩型凹槽與橫擔(dān)的豎直段鎖止限位、等腰邊角豁口與橫擔(dān)的水平段鎖止限位，構(gòu)成三角形布置的三個(gè)鎖止點(diǎn)，保證轉(zhuǎn)載時(shí)受力穩(wěn)定，避免出現(xiàn)偏載的現(xiàn)象。大刀卡利用刀卡的前端卡鉤卡住絕緣子導(dǎo)線端連板限位孔，從而便于實(shí)現(xiàn)將V型雙聯(lián)合成絕緣子中的任意一串進(jìn)行單串轉(zhuǎn)載、維修和更換。

圖2 安全距離及組合間隙示意圖

2 帶電作業(yè)安全距離校核及力學(xué)仿真

安全距離校核是帶電作業(yè)安全措施的核心環(huán)節(jié)，±800千伏輸電線路規(guī)定，等電位人員進(jìn)入電場前應(yīng)檢查屏蔽服連接可靠，轉(zhuǎn)移電位時(shí)組合間隙不得小于6.6米，人體裸露部分與帶電體保持0.5m以上安全距離，進(jìn)入電場與接地體保持6.8米以上安全距離；地電位作業(yè)人員與帶電體保持6.8m以上的安全距離[1]。

以±800千伏祁韶線4370號直線塔為例，#4370號直線塔位于益陽市桃江縣，地形為山地。塔型Z27154A-54，呼高54m，前側(cè)檔距650m，前側(cè)檔距377m，垂直檔距628m。導(dǎo)線型號為6×JL1/G2A～1250/100鋼芯鋁絞線，絕緣子型號為FXBZ-±800/550-2，絕緣子金具串代號＊片數(shù)8V2S-5065-42H-2A1，絕緣子夾角75度。

水平距離校核。由線路運(yùn)維單位提供的桿塔數(shù)據(jù)可知，鐵塔中心至橫擔(dān)端頭距離為18730mm，鐵塔中心至塔身邊緣水平距離為2150mm；橫擔(dān)端頭至分裂導(dǎo)線中心距離為8290mm；則分裂導(dǎo)線中心距鐵塔塔身邊緣水平距離為：SP=18730－8290-2150=8290mm；考慮均壓環(huán)短接部分空氣間隙，取短接間隙為r=500mm，則帶電體距塔身的實(shí)際水平距離SP'=SP－500=7790mm。當(dāng)?shù)仉娢蝗藛T進(jìn)入作業(yè)位置時(shí)，地電位人員與帶電體的距離滿足安規(guī)上大于6.8m的要求。

垂直距離校核。查圖紙及相關(guān)數(shù)據(jù)得知絕緣子長度為9600mm，直角掛板、U型掛環(huán)、聯(lián)板等金具總長度長度1615mm，則絕緣子串長度為11215mm，V串夾角為75°。則帶電體距橫擔(dān)的實(shí)際垂直距離=11215×cos(75/2)=10833mm，其中均壓環(huán)短接空氣距離為r，取值為500mm，H=10333mm。

組合間隙核算。在作業(yè)人員進(jìn)出等電位過程中，組合間隙存在以下幾種組合：S01=S0+S1,S02=S0+S2，考慮等電位人員采用吊籃進(jìn)出電場過程中，吊籃按照寬b=600mm、h=600mm對以上兩種組合間隙進(jìn)行 分 析。S01=S0+S1＞H-h=10033-600=9233mm,S02=S0+S2＞SP’-b=7790-600=7190mm，S01和S02滿足DL/T 1242-2013《±800kV直流線路帶電作業(yè)技術(shù)規(guī)范》中等電位人員組合間隙不得小于6.7m的要求[2]。

3 工具現(xiàn)場試裝

為推動±800kV祁韶線特高壓帶電作業(yè)技術(shù)水平向縱深發(fā)展，驗(yàn)證研制的特高壓帶電作業(yè)新工具的實(shí)用性，保障特高壓壓電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行，2020年4月25日國網(wǎng)湖南輸電檢修公司帶電作業(yè)中心在益陽市桃江縣牛田鎮(zhèn)東村±800千伏祁韶線4375號直線塔實(shí)施該工具的試裝，試裝效果表明，所研制的工具輕便，方便作業(yè)人員傳遞與安裝，大大降低了作業(yè)安全風(fēng)險(xiǎn)和作業(yè)人員的勞動強(qiáng)度，提高了作業(yè)人員的作業(yè)效率。

綜上，本文研制分析了當(dāng)前±800kV祁韶線在開展帶電更換“V”型雙聯(lián)合成絕緣子作業(yè)時(shí)存在的問題，結(jié)合±800kV祁韶線線路特點(diǎn)研制一種由橫擔(dān)卡、液壓絲桿、絕緣拉棒、機(jī)械絲桿和大刀卡組成的工具。提出使用“斜拉法”代替“整體提線”來實(shí)現(xiàn)荷載轉(zhuǎn)移，對其進(jìn)行了安全距離校核及荷載計(jì)算。在±800千伏祁韶線4375號直線塔實(shí)施該工具的試裝，效果顯示其具備較高的可行性、安全性、實(shí)用性，有力的提升了±800kV祁韶線帶電作業(yè)水平。