特高压直流输电线路跳线绝缘子更换器具研究

孙 超 陶留海 尹 飞 李忠民 樊建军

（国网河南省电力公司检修公司，河南 郑州 450000）

0 引言

昌吉—古泉±1100kV特高压直流输电线路工程，起于新疆准东（昌吉）换流站，止于安徽皖南（古泉）换流站，途经新疆、甘肃、宁夏、陕西、河南、安徽六省区，线路路径总长度约3304.7km。输送容量1200万kW，电压为±1100kV。是我国乃至世界第一条电压最高的直流输电线路，目前尚无带电作业方法及工器具相关研究。为提高±1100kV特高压直流输电线路运行维护水平，国网河南省电力公司检修公司开展了特高压直流线路带电作业的技术研究，开发了耐张塔跳线绝缘子更换的工器具并在现场进行了试用，对特高压直流线路的安全可靠运行具有非常重要的意义，具有明显的经济效益和社会效益。

1 ±1100kV特高压直流线路耐张塔跳线绝缘子串的组装形式

耐张绝缘子串采用550kN盘型悬式绝缘子。采用六联耐张串每联92片绝缘子；跳线采用160kN合成绝缘子双联V型跳线串。

图1 耐张塔结构设计图

图2 1100kV现场图

2 耐张塔跳线串更换工器具设计及计算

（1）设计方案

紧线工具额定荷重按导线机械特性曲线确定，一般情况下，可不再考虑过牵引引起的附加荷重。线路的代表挡距为600m。工具额定设计荷重P按式计算并取为整数：

式中：

S为导线的全截面积。

n为作用于工具上的导线根数。σd为带电作业中最大导线应力。

根据线路参数，计算可得更换耐张塔跳线绝缘子工具的额定设计荷重为92.98kN。根据杆塔结构特点，研发了使用等电位作业法带电更换±1100kV特高压直流线路耐张塔更换跳线绝缘子作业中的抱箍、接头螺栓、连接板、8T省力丝杠、5T软式绝缘拉棒等组成。5T软式绝缘拉棒可通过螺栓牢固固定在横担施工孔位置且垂直于引流，铝合金抱箍卡住笼式管母，中间通过连接板及8T省力机械丝杠收紧起到提拉管母作用。整套工具由于横担侧施工孔连接软式绝缘拉棒最大程度避免了丝杠，连接金具等金属部件短接绝缘子的有效绝缘长度。同时，使得整套工具能够垂直受力，能够高效便捷的完成更换跳线绝缘子工作。

（2）机械校核

本工具用于更换耐张双跳线串绝缘子中的任意一串绝缘子。额定负荷50kN，动试验负荷75kN，安全系数2.5倍。材料选择铝合金 LC4，CS.HB ≥ 140，「σs」=420MPa，「σb」=530MPa。最后对加工好的耐张塔跳线绝缘子更换工具进行了动负荷和静负荷试验，试验结果表明工具符合DL/T 463《带电作业用绝缘子卡具》的要求。

3 耐张塔更换跳线绝缘子带电作业现场应用

2018年3月，国网河南省电力公司检修公司在±1100kV特高压直流线路上进行了模拟带电试验，塔身作业人员携带传递滑车及绳索攀爬至耐张塔横担处，等电位电工使用“荡入法”进入等电位，地电位作业人员与塔下作业人员配合利用绝缘绳索，将耐张塔跳线绝缘子更换工具传递至横档位置固定悬挂牢靠，等电位作业人员与地电位作业人员配合安装耐张塔跳线绝缘子更换工具的抱箍部分，使其管母与抱箍连接紧密可靠，随着等电位作业人员收紧8T省力丝杠，提拉上升管母位置，跳线串不再受力后产生余量，便可开展了耐张塔跳线绝缘子更换作业。

结论

±1100kV特高压直流输电工程是目前世界上电压等级最高、输送容量最大、输送距离最远、技术水平最先进的特高压输电工程，该工程是国家电网在特高压输电领域持续创新的重要里程碑，开启了特高压输电技术发展的新纪元，对于全球能源互联网的发展具有重大的示范作用。由于±1100kV直流特高压吨位大，金具笨重，如何安全高效地开展带电作业是必须面对的难题。由抱箍、接头螺栓、连接板、8T省力丝杠、5T软式绝缘拉棒等组成的±1100kV特高压直流线路耐张塔跳线绝缘子带电更换工器具，现场试用效果良好，对特高压直流线路的安全可靠运行具有非常重要的意义，具有明显的经济效益和社会效益。

图3 更换耐张跳线绝缘子工具

图4 更换耐张跳线绝缘子现场