线路直线塔地线及光缆金具维护

杨军

(云南电网公司大理供电局，云南 大理 671000)

线路直线塔地线及光缆金具维护

杨军

(云南电网公司大理供电局，云南 大理 671000)

本文在对架空输电线路直线塔地线支架和地线、OPGW光缆金具组装方式及杆塔荷载的分析计算基础上，结合机械设计基础理论，确定了初步的专用工具研制方案。通过自行购买材料、零部件，在加工、装配和试用过程中不断完善后，成功研制出一套地线、OPGW光缆金具维护的专用工具。该专用工具通过在不同电压等级线路、荷载情况下的4次现场试用，完全满足对35 kV～500 kV线路通用通用直线塔地线、OPGW光缆金具的维护工作，而且与传统的作业方法相比明显提高了作业安全性和工作效率。

专用工具；转动提升；荷载转移；维护；提升器。

1 前言

架空输电线路地线、OPGW光缆金具在长期野外运行过程中，由于受外界环境、外力破坏以及设备老化、磨损等情况会造成因地线、OPGW光缆掉落的安全生产事故，所以，在日常运维过程中要定期对对地线、OPGW光缆金具进行检查维护，并及时更换有损伤的金具。在检查、更换金具工作必须将地线、OPGW光缆提起，转移荷载后，才能将金具解脱检查接触面的磨损情况，并视磨损程度进行更换。通过对杆塔地线支架结构和地线、OPGW光缆金具组装形式的分析研究，研制专用工具对线路运行维护工作具有重要意义。

2 输电地线、OPGW光缆情况

2.1 荷载分析

通常线路杆塔最大垂直档距在1 000 m左右，最特殊的情况也很少有超过1 500 m的情况，所以杆塔最大的地线、OPGW光缆荷载在1吨左右，所研制的专用工具只要满足有1吨的提升力就能满足要求。

2.2 架空输电线路杆塔地线支架结构分析

架空输电线路杆塔地线支架地线挂点处通常采用两条塔材并拢后一头固定在地线支架顶部，另一头伸出支架外侧挂设地线金具的方式

2.3 高压输电线路地线、OPGW光缆金具组装分析

地线金具金具通常采用：U型螺丝或U型挂板+直角环或U型环+悬垂线夹，如采用绝缘架空地线则在悬垂线夹上侧增加一片绝缘子。

2.4 传统的线路导线绝缘子维护检修方式

传统的线路导线绝缘子维护、更换方式工具组装最小长度：钢绳套出头 (50 mm)+1T滑车(315 mm)+吊线勾 (100 mm)=465 mm，工具组装最小长度已大于金具组装后总长，所以，传统的线路导线绝缘子维护、更换方式不能用于地线、OPGW光缆维护、检修。

线路施工和运维工作中开展地线、OPGW光缆的提升工作通常采用的方法有四种，一是对垂直档距小接近飞档的杆塔采用两人肩扛的方式提升，二是用钢绳套加钢管缠绞的方法提升，三是用平衡紧线的方法提升，四是用加工的辅助横档的方法提升。这四种方法各有优缺点，而且都存在较高的作业风险和施工局限性，具体分析如下表2所示：

表2 地线、OPGW光缆的提升作业通常采用的方法优缺点分析汇总表

3 工具研制及加工过程图

3.1 工具安装支架及相关配件加工

安装支架是工具与地线支架直接连接部分，通过安装支架把提升部件固定在地线支架上。小组成员在充分研究地线支架塔图的基础上，采用扁钢、角钢为材料，通过与螺丝配合实现支架的固定。安装支架上的普通螺丝一头夹板角钢上，另一头采用蝴蝶螺帽，如下图八所示。夹板角钢另一侧焊接螺帽，螺丝一侧也焊接蝴蝶螺帽，用以加强夹板的紧固力。

3.2 采用扁铁加工和一个蝴蝶螺丝配合

闭锁扣材料采用L40∗40扁铁。

3.3 横担材料选择和制作

横档是专用工具主要受力部件，选择高度h为50 mm，宽度d为450 mm[1]。

1)槽钢加工长度确定及加工：经查阅所部管辖线路地线、OPGW光缆型号及金具装置图，最大U型螺丝悬垂线夹为CGU-3型，查阅 《电力金具手册》CGU-3型悬垂线夹船体长度为：220 mm。加工过程中考虑吊钩的起吊后两侧预料50 mm的活动范围，决定横档加工全长为400 mm，实际有效长度320 mm。

2)槽钢承受力理论计算：

根据横档强度条件效验公式[2]：

式中：P—受力N，we—槽钢截面模量：3.55

受力换算：

根据查阅相关资料，抗断裂安全系数为2～4倍，取中间值3倍来算，横档最大受力为：1. 207 t，能满足提升荷载要求。

3.4 提升丝杠选择和长度确定

丝杠是专用工具受力及提升的关键部件与现在使用的5 t的双勾所用丝杠对比，决定选用公称直径基本为20mm的粗牙普通丝杠。粗牙普通丝杠的最大受力也有1吨，能满足提升荷载要求。

丝杠总长为1 000 mm，平均一切二后各长500 mm，地线、OPGW光缆金具组装后总长在247 mm～447 mm之间，中间相差200 mm，除去加工和安全余度约100 mm还有400 mm，能满足操作要求。

3.5 提升器辅助配件的选择与配合研制

1.支架与横档的组装配合方案分析

专用工具支架的作用是将横担控制在地线支架上，采用角钢切割成槽钢槽大，一头经打磨后插入槽钢内，另一头在直角外15 mm处切掉，然后焊接在槽钢槽内距中心各约25 mm处，并出头3～5 m。

2.吊钩方案分析

吊钩考虑的是它的承载能力，选择用了U型挂环UL-7型进行加工制作，取5倍的安全系数，还有1.4吨的荷载能力，能满足提升荷载要求。

吊钩加工好后，要解决的问题是与丝杠的连接，以及丝杠与吊钩的总长度的问题。前面已经确定丝杠长度为500 mm，吊钩长度为150 mm，总长度不够，因为地线金具最长为447 mm，再加上地线支架挂点角铁最大为120×120 mm，还有工具横担高35 mm，合计为：602 mm，另外还要考虑特殊的加挂点板情况和预留预度，决定丝杠与丝杠组合加工长度为780 mm，不足的部分采用与U型挂环同直径的螺杆过度再加公称直径为20 mm的细牙普通丝杠替代。

3.吊钩与丝杠的连接方案分析与加工：×104mm2，l—许用应力：160mm， [σ]—许用应力：160MPa。

将已知数据带入公式 (2)计算：

一是先将吊钩头两面磨平再与螺杆过度焊接，背两片6 mm厚的钢板条补强满焊。二是把细牙普通丝杠两头分别过度螺杆和粗牙丝杠焊接，再套入壁厚3 mm的钢管补强，经敲打接触良好后满焊。三是焊接、加工过程中必须保持各连接件在一个轴线上。

3.6 转动操作的研制与丝杠的联动配合

1)选取直径为140 mm的钢管，切割宽度为15 mm的圆圈。

2)选取直径为14 mm的圆钢三段按角差120°分布，与粗牙丝杠配套的螺母一个配合。

3)在圆圈与一圆钢结合部垂直增加一节长120 mm的圆钢，便于操作。

3.7 转动提升方案

1)在横担槽钢内侧焊接螺母，解决丝杠在提升工程中与横担开口处会发生摩擦伤到丝口的问题。

2)在转动操作手柄螺母下侧再增加焊接一个螺母，最终通过三个螺母组合解决提升力可能不足的问题。

3)在横担与转动操作手柄螺母结合处增设一个推力轴承 (其钢球直径为：8.5 mm，压碎负荷大于 38.5kN，约 3.93吨，满足承力要求)[3]，解决转动操作手柄与横担摩擦阻力和助力转动的问题。

4)专用工具各部件组装及起吊实验。组装后在加工间试验，各部件配合正常，提升操作灵活、省力，起吊重物正常，已具备到现场试用条件。

4 现场试用及改进

现场试用现分两个阶段进行，第一阶段是利用线路停电机会开展，第二阶段在带电线路上开展。具体试用情况按以下步骤开展：第一次试用先选择在垂直档距较小、杆塔荷载较小的线路上进行，目的是试验工具的操作是否方便灵和；第二次试用选择在垂直档距较大、杆塔荷载较大的线路上进行，目的是试验工具的承载能力；第三第四次试用可在带电线路上进行，目的是试验工具的在线路在带电情况下的作业情况，为以后的作业提供实际操作经验。以下是专用工具在研制过程中所做的4次现场试用的相关参数情况：

序号 试用现场(线路) 地线型号 垂直档距(km) 荷载估算(kg) 作业人数 试用情况1 110 kV新雪线N71号塔 GJ-35 0.532 163.55 2 试用成功2 500 kV漫昆Ⅱ回线N5号塔 GJ-70 0.870 523.044 2 试用成功3 220 kV大苏Ⅰ回线N16号塔 GJ-70 1.051 631.86 2 试用成功4 220 kV大苏Ⅰ回线N16号 OPGW-80 1.051 583.356 2 试用成功

5 小结

加工成后的架空输电线路地线、OPGW光缆专用提升器的顺利通过四次现场试用，每次现场试用都成功实现了地线、OPGW光缆的提升要求，并在现场试用过程中对工器具进行了改进和完善。

该专用工器具的研制成功，为架空线路运维中检查、更换地线、OPGW光缆金具工作提供了一种简便、快捷的专用工具和作业方法，显著提高了作业安全性和工作效率。具体分析如下：

1)专用工具加工材料采购方便，且价格便宜。

2)专用工具加工加工工艺要求低，便于制作；

3)专用工具使用操作简单，只需简单说明便可独立开展工作；

4)专用工具总重量约10 kg，杆塔操作员可随身携带，不须采用吊绳传递；

5)专用工具提升地线、OPGW光缆作业安全可靠性高，与传统的作业方式相比安全风险明显降低；

6)专用工具提升地线、OPGW光缆作业简便、快捷。

6 结束语

专用工具丝杠的提升荷载经过试用证明能满足各种地线型号下的转移荷载要求，但是对特殊塔型地线支架、特殊地线、OPGW光缆金具组装方式下，存在该专用工具使用不了的情况，所以还需研制一组较通用的横担，配合现有的丝杠及起吊部件使用；另外，在针对地线、OPGW光缆金具组装长度满足不了丝杠长度的情况，可在吊钩下增加U型环加长丝杠长度，尽可能以实现所有塔型和金具组装方式下都能完成地线、OPGW光缆的提升工作。

[1] 张能武，许佩霞.五金手册 [M].山东科学技术出版社，2009，2.

[2] 单辉祖.材料力学教材 [M].国防行业出版社，1982，10.

[3] 陆明炯，等.实用机械工程机械工程材料手册 [M].辽宁科学技术出版社，2004，01.

Research on Special Maintenance Tool of Straight Line Tower Ground and OPGW Cable in Overhead Transmission Line

YANG Jun
(Dali Electric Power Supply Bureau，Dali，Yunnan 671000)

Based on the basis of the calculation，combining with the basic mechanical design theory，and analysis of straight wire bracket and a ground wire，OPGW cable for overhead power transmission line and tower load，the special maintenance tool is preliminary designed.Through the purchase of materials，parts，continuous improvement in processing，assembly and trial process，successfully developed a set of wire，OPGW cable maintenance special tool.The special tool is through the field test for 4 times in different voltage grade line，load conditions，to meet the needs of 35 kV-500 kV line general linear tower wire，OPGW cable maintenance work，and compared with the traditional operating method significantly improves the operation safety and efficiency.

the special tool；turn the ascension；axle load transfer；maintain；riser

TM75

B

1006-7345(2014)05-0096-04

2014-08-23

杨军 (1971)，工程师，云南电网公司大理供电局，研究方向为输电线路运维技术 (e-mail)yj20089723＠163.com。