帶電安裝防風(fēng)偏支撐絕緣子的專(zhuān)用夾鉗設(shè)計(jì)及應(yīng)用

梁煒，楊鶴，曾東

（嘉興電力局，浙江嘉興314033）

電力施工

帶電安裝防風(fēng)偏支撐絕緣子的專(zhuān)用夾鉗設(shè)計(jì)及應(yīng)用

梁煒，楊鶴，曾東

（嘉興電力局，浙江嘉興314033）

針對(duì)110 kV線路9722上字型直線鐵塔橫擔(dān)長(zhǎng)度無(wú)法保證特殊氣象條件下的安全運(yùn)行間隙的情況，提出采用帶電作業(yè)通過(guò)專(zhuān)用夾鉗將防風(fēng)偏支撐絕緣子固定在導(dǎo)線與塔身中間的設(shè)計(jì)思路，研制了帶電安裝防風(fēng)偏支撐絕緣子的專(zhuān)用夾鉗，具有操作方法簡(jiǎn)單、效率高、適用性廣泛等優(yōu)點(diǎn)，并在帶電線路上成功安裝，取得了良好的效果。

110 kV；帶電作業(yè)；專(zhuān)用夾鉗；支撐絕緣子；防風(fēng)偏

1 存在的問(wèn)題

為保證電網(wǎng)的安全、可靠、穩(wěn)定運(yùn)行，嘉興電力局在執(zhí)行國(guó)家電網(wǎng)公司十八項(xiàng)反措要求過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)110 kV線路9722上字型直線塔2.0 m上橫擔(dān)在側(cè)向強(qiáng)風(fēng)和雷電特殊氣象條件情況下存在導(dǎo)線及絕緣子偏向塔身的現(xiàn)象，造成導(dǎo)線和塔身間的安全距離減小，引起線路風(fēng)偏閃絡(luò)故障。由于9722型塔具有結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、節(jié)省線路走廊，造價(jià)較低等優(yōu)點(diǎn)，嘉興電網(wǎng)在2001年前投運(yùn)的110 kV線路中廣泛采用該塔型。若采用更換為2.3 m上橫擔(dān)等常規(guī)的停電整改措施，工作量大、停電周期長(zhǎng)，將嚴(yán)重影響供電可靠性。

2 解決方案

針對(duì)上述問(wèn)題，通過(guò)對(duì)9722上字型直線塔及絕緣子性能分析，提出了帶電安裝支撐絕緣子的構(gòu)想。通過(guò)設(shè)計(jì)制作輸電線路帶電作業(yè)導(dǎo)線線夾安裝夾鉗，將防風(fēng)偏合成絕緣子與導(dǎo)線、塔身底座有效組合，通過(guò)防風(fēng)偏支撐絕緣子使導(dǎo)線與塔身保持固定的安全距離。9722直線塔塔頭結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖1，長(zhǎng)度單位為mm，帶電安裝設(shè)計(jì)思路見(jiàn)圖2。

2.1 安裝防風(fēng)偏支撐絕緣子

加裝的防風(fēng)偏支撐合成絕緣子由專(zhuān)業(yè)合成絕緣子生產(chǎn)廠家提供，能保證支撐絕緣子的各項(xiàng)指標(biāo)滿足設(shè)計(jì)、運(yùn)行要求。

圖1 9722直線塔塔頭結(jié)構(gòu)

圖2 安裝支撐絕緣子設(shè)計(jì)思路

防風(fēng)偏支撐合成絕緣子由導(dǎo)線端線夾金具、支撐絕緣子、塔身連接底座成套組成，結(jié)構(gòu)如圖3所示。主要技術(shù)參數(shù)為：額定電壓110 kV、額定抗壓力≥40 kN、結(jié)構(gòu)高度1 620 mm。

圖3 防風(fēng)偏支撐絕緣子

2.2 研制帶電作業(yè)導(dǎo)線線夾安裝夾鉗

由于廠家提供的防風(fēng)偏支撐絕緣子與導(dǎo)線聯(lián)接時(shí)無(wú)法進(jìn)行帶電操作，嘉興電力局研制了輸電線路帶電作業(yè)導(dǎo)線線夾安裝夾鉗。安裝夾鉗的操作原理是：利用杠桿原理，先將夾鉗開(kāi)口調(diào)至合適位置，將導(dǎo)線線夾包裹住，通過(guò)夾鉗開(kāi)口的2個(gè)定位端對(duì)導(dǎo)線線夾進(jìn)行準(zhǔn)確定位，確定緊固位置后利用絲桿扭力對(duì)夾鉗進(jìn)行緊固，進(jìn)而對(duì)導(dǎo)線線夾增加一個(gè)下壓外力，使得導(dǎo)線線夾與導(dǎo)線完全緊密，同時(shí)利用銷(xiāo)釘專(zhuān)用套管將插銷(xiāo)插入導(dǎo)線線夾后，再松開(kāi)夾鉗，依靠導(dǎo)線線夾專(zhuān)用橡膠塊自身膨脹力將插銷(xiāo)固定，完成導(dǎo)線線夾開(kāi)口壓合。該專(zhuān)用工具由如下構(gòu)件組成：

（1）絕緣操作桿：由2.0 m加強(qiáng)型絕緣操作桿（長(zhǎng)度可根據(jù)輸電線路電壓等級(jí)選定）、0.5 m特殊防滑波紋絕緣桿操作手柄和夾鉗配套的專(zhuān)用接頭組成。

（2）導(dǎo)線端線夾專(zhuān)用夾鉗：由轉(zhuǎn)動(dòng)型雙絲桿（正反螺紋結(jié)構(gòu)）、夾鉗頭部定位尼龍柱、絲桿接頭等組成，如圖4所示。

圖4 安裝導(dǎo)線線夾的專(zhuān)用夾鉗

（3）銷(xiāo)釘安裝專(zhuān)用工具：由絕緣操作桿、銷(xiāo)釘專(zhuān)用套管、銷(xiāo)釘固定橡膠圈等組合。

3 導(dǎo)線受力計(jì)算及試驗(yàn)

3.1 導(dǎo)線受力計(jì)算

根據(jù)輸電線路帶電作業(yè)導(dǎo)線線夾安裝夾鉗專(zhuān)用工具的設(shè)計(jì)構(gòu)思及使用原理，對(duì)9722上字型直線塔上橫擔(dān)導(dǎo)線進(jìn)行受力分析，保證防風(fēng)偏支撐絕緣子受力在容許范圍內(nèi)并留有安全裕度。

上橫擔(dān)導(dǎo)線主要受到垂直方向與水平方向2個(gè)力，由于上橫擔(dān)導(dǎo)線垂直力主要由導(dǎo)線懸垂掛點(diǎn)的絕緣子承擔(dān)，對(duì)防風(fēng)偏支撐絕緣子受力影響可以不考慮。本設(shè)計(jì)主要針對(duì)水平風(fēng)荷載作用下通過(guò)加裝防風(fēng)偏支撐絕緣子，使導(dǎo)線與塔身保持足夠的安全間隙，故主要考慮水平方向的力。設(shè)定水平風(fēng)荷載力為Wx，支撐絕緣子作用力為N，根據(jù)水平風(fēng)荷載公式：

式中：Wx為垂直于導(dǎo)線及地線方向的水平風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值；α為風(fēng)壓不均勻系數(shù)，根據(jù)設(shè)計(jì)基本風(fēng)速，當(dāng)校驗(yàn)桿塔電氣間隙時(shí)，α隨水平檔距變化取0.75；βc為500 kV和750 kV線路導(dǎo)線及地線風(fēng)荷載調(diào)整系數(shù)，僅用于計(jì)算作用于桿塔上的導(dǎo)線及地線風(fēng)荷載（不含導(dǎo)線及地線張力弧垂計(jì)算和風(fēng)偏角計(jì)算），βc按規(guī)定取1.0；μz為風(fēng)壓高度變化系數(shù)，基準(zhǔn)高度為10 m的風(fēng)壓高度變化系數(shù)取0.62；μsc為導(dǎo)線或地線的體型系數(shù)，線徑小于17 mm或覆冰時(shí)（不論線徑大?。?.2，線徑大于或者等于17 mm，μsc取1.1，故μsc取1.1；d為導(dǎo)線或地線的外徑或覆冰時(shí)計(jì)算外徑，分裂導(dǎo)線取所有子導(dǎo)線外徑的總和，取0.216 m；Lp為桿塔的水平檔距，取300 m；В為覆冰時(shí)風(fēng)荷載增大系數(shù)，5 mm冰區(qū)取1.1，10 mm冰區(qū)取1.2，本公式中取1.1；θ為風(fēng)向與導(dǎo)線或地線方向之間的夾角，取90°；W0為基準(zhǔn)風(fēng)壓標(biāo)準(zhǔn)值；V為基準(zhǔn)高度為10 m時(shí)的風(fēng)速，取27 m/s。

將已知數(shù)據(jù)代入公式（1）和公式（2）中算得：

對(duì)導(dǎo)線加裝支撐絕緣子處進(jìn)行受力分析，見(jiàn)圖5。其中Wx為導(dǎo)線所受水平風(fēng)荷載；G為導(dǎo)線垂直荷載；T為合成絕緣子對(duì)導(dǎo)線的拉力；N為支撐絕緣子對(duì)導(dǎo)線的支撐力。本文主要考慮支撐力N，故垂直荷載可不進(jìn)行計(jì)算，則：

圖5 導(dǎo)線加裝支撐絕緣子處受力分析

9722型直線塔塔型圖及相關(guān)參數(shù)如圖6所示，參數(shù)單位均為mm，可以得出：

cosφ=1 599/1 717=0.93.

將已知數(shù)據(jù)代入公式（3），得：

16.63-N×0.93=0，

N=16.63/0.93=17.88 kN.

滿足支撐絕緣子的出廠額定荷載40 kN。

圖6 計(jì)算參數(shù)示意

3.2 試驗(yàn)

2012年10月，國(guó)家電力器材產(chǎn)品安全性能質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心對(duì)輸電線路帶電安裝防風(fēng)偏支撐絕緣子工具進(jìn)行了外觀、抗彎靜負(fù)荷、工頻耐壓等項(xiàng)目的檢測(cè)，檢測(cè)結(jié)果符合《帶電作業(yè)工具、裝置和設(shè)備預(yù)防性試驗(yàn)規(guī)程》（DL/T 976-2005）和《電力安全工器具及小型施工機(jī)具預(yù)防性試驗(yàn)規(guī)程》（Q/GDW-11-42-2010）相關(guān)條款的要求，具體數(shù)據(jù)為：操作桿承受132 N集中負(fù)荷，持續(xù)1 min，卸載后無(wú)可視的變形和裂紋等現(xiàn)象；絕緣操作桿1 000 mm耐受工頻電壓220.1 kV，持續(xù)1 min，未出現(xiàn)閃絡(luò)、擊穿及明顯發(fā)熱現(xiàn)象。

4 現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用

作業(yè)開(kāi)始前，作業(yè)人員首先對(duì)絕緣子串的長(zhǎng)度進(jìn)行安全距離校核，根據(jù)相關(guān)規(guī)程，110 kV線路最小安全距離應(yīng)不小于1.1 m。按照帶電作業(yè)相關(guān)要求，編制帶電安裝防風(fēng)偏支撐絕緣子施工方案和作業(yè)程序卡，并在退役線路上反復(fù)模擬安裝，不斷優(yōu)化、改進(jìn)作業(yè)工器具和作業(yè)流程。

帶電安裝防風(fēng)偏支撐絕緣子采用地電位作業(yè)方式，由3名作業(yè)人員完成。作業(yè)人員將已組裝成套的防風(fēng)偏支撐絕緣子用絕緣繩起吊到導(dǎo)線安裝位置，通過(guò)絕緣繩將絕緣子的線夾金具固定在導(dǎo)線上，并安裝好與塔身相連的絕緣子底座；塔上作業(yè)人員用已與導(dǎo)線端線夾專(zhuān)用夾鉗整體相連接的絕緣操作桿鉗夾住導(dǎo)線的線夾，通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)型雙絲桿旋轉(zhuǎn)絕緣操作桿，使導(dǎo)線線夾開(kāi)口壓合；另一作業(yè)人員用絕緣桿立即將專(zhuān)用套管里的固定銷(xiāo)釘穿入線夾內(nèi)，旋松專(zhuān)用夾鉗雙絲桿使絕緣子導(dǎo)線端線夾壓板松弛反彈并固定住銷(xiāo)釘，然后撤回操作桿和絕緣繩，檢查確認(rèn)導(dǎo)線端線夾、銷(xiāo)釘、底座連接牢固正確無(wú)誤后，分別下塔，整個(gè)安裝過(guò)程至此完成。

近年來(lái)，嘉興電力局已多次在110 kV雙河線、南湘線等線路對(duì)9722上字型直線塔帶電安裝了防風(fēng)偏支撐絕緣子，與停電更換2.3 m上橫擔(dān)等常規(guī)整改措施相比，提高了供電可靠性，填補(bǔ)了技術(shù)空白，取得了較好的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。

5 結(jié)語(yǔ)

實(shí)踐證明，新型的防風(fēng)偏支撐絕緣子專(zhuān)用夾鉗采用的作業(yè)方案合理、結(jié)構(gòu)科學(xué)、操作簡(jiǎn)便、適用性強(qiáng)，可以應(yīng)用于9722上字型鐵塔防風(fēng)偏整改工作。同時(shí)根據(jù)輸電線路其他塔型結(jié)構(gòu)和導(dǎo)線、絕緣配置，可進(jìn)一步改進(jìn)帶電安裝防風(fēng)偏支撐絕緣子的作業(yè)方法和成套帶電作業(yè)專(zhuān)用工具，對(duì)特殊氣象條件下的導(dǎo)線與桿塔電氣距離不足等安全隱患進(jìn)行整改，具有廣泛的推廣應(yīng)用前景。

[1]國(guó)家電網(wǎng)公司組編.帶電作業(yè)操作方法第1分冊(cè)，輸電線路[M].北京：中國(guó)電力出版社，2009.

[2]劉鴻文.材料力學(xué)（第4版）[M].北京：高等教育出版社，2004.

[3]國(guó)家電網(wǎng)安監(jiān)[2009]2664號(hào).電力安全工作規(guī)程（線路部分）[S].北京：中國(guó)電力出版社，2009.

[4]GB 50545－2010.110 kV～750 kV架空輸電線路設(shè)計(jì)規(guī)范[S].北京：中國(guó)電力出版社，2010.

（本文編輯：徐晗）

Design and Application of Special Clamps for Live Installation of Anti-wind Deflection Supporting Insulators

LIANG Wei，YANG He，ZENG Dong
（Jiaxing Electric Power Bureau，Jiaxing Zhejiang 314033，China）

The length of 9722 upward-formed pole arm of tangent suspension tower of 110 kV lines can not ensure the safe operation clearance under circumstance of in special climate conditions.The paper proposes to adopt the design idea of fixing the anti-wind deflection supporting insulators between the line and tower by use of special clamps，and develops special clamps for live installation of wind-proof supporting insulators，which is characterized by simple operation，high efficiency and broad applicability.The clamps are successfully installed on live lines and turn out to be quite effective.

110 kV；live-line work；special clamp；supporting insulator；anti-wind deflection

TM752+.2

：B

：1007-1881（2013）07-0081-04

2012-11-19

梁煒（1966-），男，浙江平湖人，工程師，主要從事輸電線路管理工作。