带电安装防风偏支撑绝缘子的专用夹钳设计及应用

梁炜，杨鹤，曾东

（嘉兴电力局，浙江嘉兴314033）

电力施工

带电安装防风偏支撑绝缘子的专用夹钳设计及应用

梁炜，杨鹤，曾东

（嘉兴电力局，浙江嘉兴314033）

针对110 kV线路9722上字型直线铁塔横担长度无法保证特殊气象条件下的安全运行间隙的情况，提出采用带电作业通过专用夹钳将防风偏支撑绝缘子固定在导线与塔身中间的设计思路，研制了带电安装防风偏支撑绝缘子的专用夹钳，具有操作方法简单、效率高、适用性广泛等优点，并在带电线路上成功安装，取得了良好的效果。

110 kV；带电作业；专用夹钳；支撑绝缘子；防风偏

1 存在的问题

为保证电网的安全、可靠、稳定运行，嘉兴电力局在执行国家电网公司十八项反措要求过程中，发现110 kV线路9722上字型直线塔2.0 m上横担在侧向强风和雷电特殊气象条件情况下存在导线及绝缘子偏向塔身的现象，造成导线和塔身间的安全距离减小，引起线路风偏闪络故障。由于9722型塔具有结构稳定、节省线路走廊，造价较低等优点，嘉兴电网在2001年前投运的110 kV线路中广泛采用该塔型。若采用更换为2.3 m上横担等常规的停电整改措施，工作量大、停电周期长，将严重影响供电可靠性。

2 解决方案

针对上述问题，通过对9722上字型直线塔及绝缘子性能分析，提出了带电安装支撑绝缘子的构想。通过设计制作输电线路带电作业导线线夹安装夹钳，将防风偏合成绝缘子与导线、塔身底座有效组合，通过防风偏支撑绝缘子使导线与塔身保持固定的安全距离。9722直线塔塔头结构见图1，长度单位为mm，带电安装设计思路见图2。

2.1 安装防风偏支撑绝缘子

加装的防风偏支撑合成绝缘子由专业合成绝缘子生产厂家提供，能保证支撑绝缘子的各项指标满足设计、运行要求。

图1 9722直线塔塔头结构

图2 安装支撑绝缘子设计思路

防风偏支撑合成绝缘子由导线端线夹金具、支撑绝缘子、塔身连接底座成套组成，结构如图3所示。主要技术参数为：额定电压110 kV、额定抗压力≥40 kN、结构高度1 620 mm。

图3 防风偏支撑绝缘子

2.2 研制带电作业导线线夹安装夹钳

由于厂家提供的防风偏支撑绝缘子与导线联接时无法进行带电操作，嘉兴电力局研制了输电线路带电作业导线线夹安装夹钳。安装夹钳的操作原理是：利用杠杆原理，先将夹钳开口调至合适位置，将导线线夹包裹住，通过夹钳开口的2个定位端对导线线夹进行准确定位，确定紧固位置后利用丝杆扭力对夹钳进行紧固，进而对导线线夹增加一个下压外力，使得导线线夹与导线完全紧密，同时利用销钉专用套管将插销插入导线线夹后，再松开夹钳，依靠导线线夹专用橡胶块自身膨胀力将插销固定，完成导线线夹开口压合。该专用工具由如下构件组成：

（1）绝缘操作杆：由2.0 m加强型绝缘操作杆（长度可根据输电线路电压等级选定）、0.5 m特殊防滑波纹绝缘杆操作手柄和夹钳配套的专用接头组成。

（2）导线端线夹专用夹钳：由转动型双丝杆（正反螺纹结构）、夹钳头部定位尼龙柱、丝杆接头等组成，如图4所示。

图4 安装导线线夹的专用夹钳

（3）销钉安装专用工具：由绝缘操作杆、销钉专用套管、销钉固定橡胶圈等组合。

3 导线受力计算及试验

3.1 导线受力计算

根据输电线路带电作业导线线夹安装夹钳专用工具的设计构思及使用原理，对9722上字型直线塔上横担导线进行受力分析，保证防风偏支撑绝缘子受力在容许范围内并留有安全裕度。

上横担导线主要受到垂直方向与水平方向2个力，由于上横担导线垂直力主要由导线悬垂挂点的绝缘子承担，对防风偏支撑绝缘子受力影响可以不考虑。本设计主要针对水平风荷载作用下通过加装防风偏支撑绝缘子，使导线与塔身保持足够的安全间隙，故主要考虑水平方向的力。设定水平风荷载力为Wx，支撑绝缘子作用力为N，根据水平风荷载公式：

式中：Wx为垂直于导线及地线方向的水平风荷载标准值；α为风压不均匀系数，根据设计基本风速，当校验杆塔电气间隙时，α随水平档距变化取0.75；βc为500 kV和750 kV线路导线及地线风荷载调整系数，仅用于计算作用于杆塔上的导线及地线风荷载（不含导线及地线张力弧垂计算和风偏角计算），βc按规定取1.0；μz为风压高度变化系数，基准高度为10 m的风压高度变化系数取0.62；μsc为导线或地线的体型系数，线径小于17 mm或覆冰时（不论线径大小），取1.2，线径大于或者等于17 mm，μsc取1.1，故μsc取1.1；d为导线或地线的外径或覆冰时计算外径，分裂导线取所有子导线外径的总和，取0.216 m；Lp为杆塔的水平档距，取300 m；В为覆冰时风荷载增大系数，5 mm冰区取1.1，10 mm冰区取1.2，本公式中取1.1；θ为风向与导线或地线方向之间的夹角，取90°；W0为基准风压标准值；V为基准高度为10 m时的风速，取27 m/s。

将已知数据代入公式（1）和公式（2）中算得：

对导线加装支撑绝缘子处进行受力分析，见图5。其中Wx为导线所受水平风荷载；G为导线垂直荷载；T为合成绝缘子对导线的拉力；N为支撑绝缘子对导线的支撑力。本文主要考虑支撑力N，故垂直荷载可不进行计算，则：

图5 导线加装支撑绝缘子处受力分析

9722型直线塔塔型图及相关参数如图6所示，参数单位均为mm，可以得出：

cosφ=1 599/1 717=0.93.

将已知数据代入公式（3），得：

16.63-N×0.93=0，

N=16.63/0.93=17.88 kN.

满足支撑绝缘子的出厂额定荷载40 kN。

图6 计算参数示意

3.2 试验

2012年10月，国家电力器材产品安全性能质量监督检验中心对输电线路带电安装防风偏支撑绝缘子工具进行了外观、抗弯静负荷、工频耐压等项目的检测，检测结果符合《带电作业工具、装置和设备预防性试验规程》（DL/T 976-2005）和《电力安全工器具及小型施工机具预防性试验规程》（Q/GDW-11-42-2010）相关条款的要求，具体数据为：操作杆承受132 N集中负荷，持续1 min，卸载后无可视的变形和裂纹等现象；绝缘操作杆1 000 mm耐受工频电压220.1 kV，持续1 min，未出现闪络、击穿及明显发热现象。

4 现场应用

作业开始前，作业人员首先对绝缘子串的长度进行安全距离校核，根据相关规程，110 kV线路最小安全距离应不小于1.1 m。按照带电作业相关要求，编制带电安装防风偏支撑绝缘子施工方案和作业程序卡，并在退役线路上反复模拟安装，不断优化、改进作业工器具和作业流程。

带电安装防风偏支撑绝缘子采用地电位作业方式，由3名作业人员完成。作业人员将已组装成套的防风偏支撑绝缘子用绝缘绳起吊到导线安装位置，通过绝缘绳将绝缘子的线夹金具固定在导线上，并安装好与塔身相连的绝缘子底座；塔上作业人员用已与导线端线夹专用夹钳整体相连接的绝缘操作杆钳夹住导线的线夹，通过转动型双丝杆旋转绝缘操作杆，使导线线夹开口压合；另一作业人员用绝缘杆立即将专用套管里的固定销钉穿入线夹内，旋松专用夹钳双丝杆使绝缘子导线端线夹压板松弛反弹并固定住销钉，然后撤回操作杆和绝缘绳，检查确认导线端线夹、销钉、底座连接牢固正确无误后，分别下塔，整个安装过程至此完成。

近年来，嘉兴电力局已多次在110 kV双河线、南湘线等线路对9722上字型直线塔带电安装了防风偏支撑绝缘子，与停电更换2.3 m上横担等常规整改措施相比，提高了供电可靠性，填补了技术空白，取得了较好的经济和社会效益。

5 结语

实践证明，新型的防风偏支撑绝缘子专用夹钳采用的作业方案合理、结构科学、操作简便、适用性强，可以应用于9722上字型铁塔防风偏整改工作。同时根据输电线路其他塔型结构和导线、绝缘配置，可进一步改进带电安装防风偏支撑绝缘子的作业方法和成套带电作业专用工具，对特殊气象条件下的导线与杆塔电气距离不足等安全隐患进行整改，具有广泛的推广应用前景。

[1]国家电网公司组编.带电作业操作方法第1分册，输电线路[M].北京：中国电力出版社，2009.

[2]刘鸿文.材料力学（第4版）[M].北京：高等教育出版社，2004.

[3]国家电网安监[2009]2664号.电力安全工作规程（线路部分）[S].北京：中国电力出版社，2009.

[4]GB 50545－2010.110 kV～750 kV架空输电线路设计规范[S].北京：中国电力出版社，2010.

（本文编辑：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

梁炜（1966-），男，浙江平湖人，工程师，主要从事输电线路管理工作。