输电线路架空地线提升工具的设计与应用

2013-10-08郑宏伟

浙江电力 2013年6期

郑宏伟，陈晨

（金华电业局，浙江金华 321000）

0 引言

架空输电线路多沿山区、丘陵架设，由于架空地线悬挂距离短，当两侧档距严重不均匀时，架空地线的悬垂线夹经常发生位移、偏斜等，造成此类档距悬挂处的地线断股，弧垂不一致，地线线夹偏移[1]，若采用LGJ-70/40等钢芯铝绞线良导体，容易发生外层铝股损伤、断股。架空地线线夹悬挂处经常有雷电流通过，强大的雷电流会灼伤、烧损挂点金具，致使金具锈蚀、损坏、绝缘架空地线绝缘子劣化等。运行电位处理地线类缺陷大多采用提升方式进行检修和更换[2-3]。

1 采用常规提线工具检修时存在的问题

架空地线目前检修更换采用的工具基本为套筒双钩、链条滑车提线工具，在地线顶架处用钢丝绳套固定提线工具，因地线悬挂连接金具距离较短，500 kV常规架空地线一般为悬垂线夹直接连接，地线金具长度约为30 cm，若为绝缘架空地线，增加了联板和2片地线绝缘子，地线金具长度约为50～70 cm，现有的套筒双钩、链条滑车均无法直接提升作业，如图1、图2所示。

目前多数运行单位采用手扳链条滑车、钢丝绳套、转向滑车等进行转向提升检修更换。该方法虽能完成架空地线提升检修和更换，但所需工器具繁多（见表1），提升受力多有转向，固定绑扎复杂且安全风险大。

2 专用地线提升工具的设计

图1 地线金具长度

图2 手板链条滑车最小长度

表1 500 kV线路地线提升更换作业工器具

为切实解决检修更换中提升架空地线的困难，根据常规架空地线悬挂金具的实际，开发研制了如图3所示的架空地线专用提升工具，该工具由横担固定部件（卡头）、提升部件（丝杠及调整板）、地线接触部件（导线钩）三部分组成，适用于悬垂线夹直接悬挂、绝缘架空地线联板式双绝缘子悬挂等多种组合方式。

2.1 横担固定部件（卡头）

由于该部件与横担直接接触，部件结构及安装位置直接关系到横担塔材及工具的受力，经过对500 kV地线横担结构的统计分析及垂直荷载计算（500 kV地线荷载小于2 t，与现有的220 kV带电作业荷载基本一致），并通过受力分析，认为当接触部位在地线上方时，工具及接触点材料的受力为最佳。

图3 专用提升工具

根据目前已成熟应用的220 kV带电更换悬垂串作业卡具横担固定原理，决定采用卡头式横担固定器。为适应不同地线横担的角钢结构，设计要求卡头安装固定的水平卡（图4）或垂直卡（图5），卡头的大小应综合考虑各种直线塔的地线横担结构、塔材尺寸。为防止提升作业过程中卡槽滑出，在卡槽处还增加了固定螺杆，用作卡具提升受力时的保险装置。

图4 地线顶架固定水平卡

图5 地线顶架固定垂直卡

2.2 提升部件

由于架空地线有直接与悬垂线夹或金具联板连接和通过绝缘子与金具联板连接绝缘架设2种方式，架空地线与地线顶架间的间隙不等，为满足各种提升距离下检修、更换的可操作性，设计考虑了调整板，采用高强度合金板材，加工多个调节孔距，可根据现场的地线对横担的距离随意组合调整。

2.3 地线接触部件（导线钩）

该部件外观上参照带电作业更换绝缘子串时的导线钩，选用高强度材料。由于部件与地线直接接触，为防止提升时损伤地线，内侧沿地线方向设计成圆弧形，同时为确保设备的通用性及安全性，在设计钩口大小尺寸时，根据500 kV线路架空地线及与导线配合的镀锌钢绞线、OPGW光缆、铝合金地线、LGJ类良导体并配上预绞丝护线条、PLP护线条后的直径大小，优化设计了地线钩。

3 强度计算及试验

3.1 强度计算

专用工具参数：卡头宽3 cm，长5 cm，厚1 cm；采用3A21铝合金，抗拉强度σ≥530 MPa，抗剪强度τ≥300 MPa，安全系数K=4，冲击系数K1=1.1。采用JLB30-150型地线，设计最大风速30 m/s，设计覆冰厚度10 mm，垂直档距最大取800 m，地线金具重量11.11 kg，地线单位长度质量842.3 kg/km。地线垂直荷载G计算如下：

式中：Lv为垂直档距；Q为地线单位长度质量；G1为地线金具重量。

为提高安全性，考虑适当裕度，取卡头的工作荷载为10 kN。经计算卡头许用拉应力[σ]为120.5 MPa，许用剪切力[τ]为 68.2 MPa，通过水平卡及垂直卡2种作业方式的计算，比较得出卡头最大拉应力σ1为3.3 MPa，小于[σ]；卡头最大剪应力 τ1为6.7 MPa，小于[τ]。因此，所设计的专用卡头完全满足拉伸与剪切强度要求。