轻型智能登塔装备在皖电东送特高压输电铁塔的应用

王志军，李学斌，杨军宁，付然，周立民

（北京国网富达科技发展有限责任公司，北京 100070）

轻型智能登塔装备在皖电东送特高压输电铁塔的应用

王志军，李学斌，杨军宁，付然，周立民

（北京国网富达科技发展有限责任公司，北京 100070）

轻型智能登塔装备作为载人装备，主要用于特高压、超高压输电线路的铁塔上，装备由设备和导轨组成。以皖电东送1000 kV特高压输电铁塔为依托，提出了一套轻型智能登塔装备在特高压铁塔上进行运维检修的整体解决方案，并在四基铁塔上安装应用了该装备，装备使用效果良好，可减轻作业强度，提高工作效率。

输电线路；特高压；铁塔；登塔设备；导轨

0 引言

为优化能源资源配置、节省输电线路走廊用地，我国正在发展特高压输电技术［1-3］。随着输电电压等级的提高，输电铁塔越来越高，线路巡检、检修作业过程中的工作量和工作难度越来越大，载人登塔装备在运行检修维护作业中的重要性越来越强［4］。

皖电东送淮南至上海特高压交流输电示范工程是我国首条同塔双回路特高压交流输电工程，西起安徽淮南，经皖南、浙北到达上海，线路全长656km，共有1421座铁塔，铁塔平均高度在110m以上。工程建成后，每年输电将超过500 TW·h，相当于为上海新建了6座百万千瓦级的火电站。

目前，皖电东送输电线路铁塔的巡检主要以人力登塔为主，效率低下，作业安全度低，人力登塔方式很难适应未来的线路运行检修作业需求。因此，在皖电东送输电铁塔上安装轻型智能登塔装备，对于改善特高压线路运检手段和提高运检装备水平有重要意义。

1 轻型智能登塔装备结构及主要参数

轻型智能登塔装备（以下简称登塔装备）由导轨和轻型智能登塔机（以下简称登塔机）两部分组成，登塔装备采用销齿传动系统，如图1所示。导轨作为设备上下运行的轨道，永久固定在铁塔上，其中导轨上的传动部分采用不锈钢材质。登塔机安装在导轨上，传动系统的齿轮与导轨上的齿条处于啮合状态，通电后传动系统齿轮转动，登塔机沿着导轨运动，完成运输人员或货物的工作。登塔装备主要参数：额定载重，1000N；额定运行速度，0.2m／s；齿轮弯曲疲劳强度安全系数，2.0；齿轮接触疲劳强度安全系数，1.4；齿条静强度安全系数，2.0；防坠安全系数，2.5；电池续航能力，≥1 000m；导轨截面尺寸，250mm×200mm。

图1 轻型智能登塔装备

2 应用方案的确定

在皖电东送的四基铁塔上安装了该登塔装备，分别为：塔号AN＃76，塔形SZ275，呼高84m，全高126m；塔号G＃101，塔形SZC305，呼高81m，全高125m；塔号K＃101，塔形SZ322，呼高60m，全高103 m；塔号K＃280，塔形SDJ322，呼高42m，全高98m。K＃280铁塔为沪西变电站终端塔。

3 导轨设计及校核

导轨固定在铁塔上，承受风载荷及设备载荷等，必须具备足够的强度和刚度［5-7］。同时，导轨的质量要小，减少对铁塔的影响，而且要尽量减少导轨与铁塔的连接点，以便减少设计、施工安装等方面的难度和工作量。因此，必须对导轨的强度进行力学校核。

3.1 导轨结构

导轨是装备的重要组成部分，由齿条和支撑架组成。支撑架是由4根无缝钢管和角钢组成的钢构架（如图2所示），是导轨的承力结构件，需要承受设备在上／下运行、制动、坠落保护等过程中所产生的载荷，保证设备运行安全，同时具有导向作用，保证设备能够按照设定的轨道平稳运行。静载荷及安全装置作用的冲击效应，额定载重量及安全装置作用的冲击效应，设备及支撑架风载荷。

图2 支撑架结构

（4）计算。运行Midas／Gen进行有限元分析计算，得出支撑架各节点变形情况及节点应力情况，计算结果如图3b、图3c所示。支撑架最大位移为2.4 mm，最大应力为62.9MPa，均满足设计要求。

4 导轨架安装结构设计

3.2 支撑架力学校核

（1）支撑架风载荷计算。工作状态风压不考虑高度，风速vw＝30m／s，则风压p＝562N／m2，风载荷F＝1618N。

（2）建模。采用Midas／Gen软件进行分析计算。装备的支撑架为整体钢结构，在软件中采用不同截面形式的梁单元对支撑架进行建模分析，支撑架跨度为10m。模型如图3a所示。

（3）加载。不同载荷工况下，机体受力状态不尽相同，在异常情况下安全装置作用工况为最危险工况，以该工况对支撑架进行加载。载荷包括设备

通过U型螺栓可以把支撑架与铁塔上的连接点进行固定，且支撑架最大跨度不超过10m。

登塔装备的登塔机是通用的，工程应用方案主要是根据铁塔结构等完成导轨的布置、安装等。登塔装备在钢管结构铁塔应用时，采用“脚钉座安装”方式。

在设计连接结构件时，需要根据脚钉的间距和夹角的变化不断调整连接结构件的尺寸，以满足导轨的安装精度要求，对连接结构件从设计、加工、分类及现场安装应用都有较高的要求。

5 安装及调试

根据安装作业指导书的要求，使用脚钉座把导轨安装固定在导轨上。导轨安装完成后，对设备进行调试运行，检验登塔设备的同时检验导轨的安装质量。在设备调试运行过程中，设备运行平稳、制动灵敏，能够安全、顺畅地通过铁塔变坡位置，运行速度、噪声、电机温度、遥控距离、启制动加速度等运

图3 Midas／Gen软件建模及有限元计算

行指标都达到了设计要求。

6 结束语

综上所述，登塔装备具有很高的可靠性和安全性，作业人员采用该设备可快速、顺利地到达铁塔指定位置，完全替代人力登塔，从而有效减轻劳动强度，提高工作效率，提高线路检修作业水平。

［1］刘振亚.特高压电网［M］.北京：中国经济出版社，2005：27.

［2］舒印彪，胡毅.特高压交流输电线路的运行维护与带电作业［J］.高电压技术，2007，33（6）：1-5.

［3］舒印彪.1 000 kV交流特高压输电技术的研究与应用［J］.电网技术，2005，29（29）：1-6.

［4］冯小红.输电线路维护检修专用铁塔攀爬机研究与应用［J］.电力建设，2009，30（8）：123-126.

［5］GB 50017—2003钢结构设计规范［S］.北京：中国计划出版社，2003.

［6］DL／T 5154—2002架空送电线路杆塔结构设计技术规定［S］.北京：中国电力出版社，2002.

［7］GB 50009—2012建筑结构荷载规范［S］.北京：中国建筑工业出版社，2012.

（本文责编：白银雷）

TM 754

：B

：1674-1951（2015）02-0034-02

王志军（1985—），男，河北广平人，工程师，工学硕士，从事施工机械研究、开发方面的工作（E-mail：wangzhijun＠sdee.sgcc.com.cn）。

李学斌（1981—），男，山西绛县人，工程师，从事施工机械研究、开发方面的工作（E-mail：lixuebin＠sdee.sgcc.com. cn）。

杨军宁（1969—），男，甘肃正宁人，高级工程师，从事施工机械研究、开发方面的工作（E-mail：yangjunning＠sdee. sgcc.com.cn）。

付然（1968—），男，北京人，高级工程师，从事施工机械研究、开发和检测方面的工作（E-mail：furan＠sdee.sgcc. com.cn）。

周立民（1983—），男，天津人，工程师，工学硕士，从事施工机械研究、开发方面的工作（E-mail：zhoulimin＠sdee. sgcc.com.cn）。

2014-06-16；

2014-12-02