带电更换双串绝缘子连接金具的技术研究

周炜刚 赵渊 张黎

摘  要：为满足带电更换500kV输电线路双串绝缘横担侧连接金具需求，根据L型联板不同安装方向，研制了更换横担侧连接金具的专用工具，整套工具体积小、重量轻、操作方便，并通过带电更换500kV输电线路横担侧连接金具实际操作，验证了工具的便捷性和安全性。

关键词：500kV输电线路;双串绝缘子;带电作业;联板

中图分类号：TM216         文献标志码：A         文章编号：2095-2945（2019）07-0145-02

Abstract： In order to meet the demand of live replacement of 500kV transmission line double string insulation transverse support side connection fittings， according to different installation directions of L-type connecting plate， a special tool for replacing transverse load side connection fittings is developed. The whole set of tools is small in size， light in weight and convenient in operation. The convenience and safety of the tool are verified by the practical operation of replacing the connecting fittings on the transverse side of 500kV transmission line.

Keywords： 500kV transmission line; double string insulator; live operation; connecting plate

引言

500kV超高压输电线路跨越山谷、河流或重冰区时，导线的综合荷载很大，已超过单串悬垂绝缘子所允许的荷重范围，在这种情况下采取双串悬垂绝缘子组合。[1]双串悬垂绝缘子与杆塔横担采取一点固定时，L型联板有垂直线路方向和平行于线路方向两种安装方式。在运行过程中，L型联板与铁塔横担之间的连接金具出现磨损、变形等情况，需要进行更换。目前，更换这些连接金具主要采取停电检修的方法，利用绳套和手扳葫芦提升L型联板的高度，进而转移连接金具的荷载，最后更换损坏的连接金具。然而该作业方法需要线路停电，作业过程复杂，同时需要多名作业人员配合。

为了生产实际需要与带电作业人员的安全，本文设计研制了一种双直线串绝缘子横担侧连接金具更换工具，整套工具体积小、重量轻、操作方便，并通过带电更换500kV输电线路横担侧连接金具实际操作，验证了工具的便捷性和安全性。

1 技术思路

500kV输电线路双串绝缘子连接金具更换工具主要根据双串悬垂绝缘子组装方式，提出采用联板支撑卡具拖住横担侧L型联板，利用联板中间检修孔作为卡具固定点，通过收紧丝杠提升L型联板，进行导线及绝缘子串荷载转移，实现横担侧连接金具松弛，完成连接金具更换工作。

L型联板平行、垂直于线路方向设计方案分别如图1、图2所示。图1、图2中1为丝杠底座，2为防扭丝杆，3为丝杠摇柄，4为支撑卡具，5为定位螺杆。[2]

2 工具的研制

2.1 荷载计算

在设计工器具许用荷载设计时，应结合现场实际情况，本文以500kV某线路直线杆塔带电作业为例，进行典型设计后，再对主要技术参数进行极限条件下调整后进行再设计，充分考虑设计的工器具的安全性和适用性。

某500kV线路设计条件：导线型号为LGJ-500/45×4，导线截面积S为531.68mm2，水平档距Lh为454.5m，垂直档距Lv为429m，风速v为10m/s。

根据《架空输电线路设计》[3]、《带电作业实用力学》[4]关于直线绝缘子串荷重计算和导线荷载的计算的规定，直线绝缘子串主要受到导线的垂直荷载和水平风压比载，因此，直线绝缘子串上的总荷重G为直线绝缘子串垂直荷载P与水平荷载Q的矢量和。按照计算公式如下：

其中，g1是自重比载，g4是风压比载。由公式（1）～（3）计算得绝缘子所受荷重为28.6kN。由于绝缘子串所受荷载主要受导线型号、垂直档距、水平档距等参数影响。根据极限条件下进行设计，500kV输电线路导线型号为LGJ-500/45，垂直档距设计为1500m，水平档距设计为1000m，则计算得绝缘子串荷重为70kN，考虑一定的设计裕度，确定工具的许用荷载为80kN。

2.2 材质选取

从表1中可知，40Cr、7A04、TC4三种材料的机械强度都较高，对于钢材40Cr及钛合金TC4，二者机械性能[σb]及[σs]很接近，40Cr的比重比TC4高1.8倍，因此40Cr材料不可取。如选用钛合金TC4材料，虽然力学性能[σb]及[σs]较铝合金7A04大的多，大了1倍左右，但性价比对较低，且铝合金7A04的工艺性及加工性要比钛合金好的多。经过性能及性价比对比研究，最終确定用铝合金7A04来加工卡具主体。

2.3 尺寸确定及制作

通过查阅第三版《电力金具手册》及现场实测杆塔背靠背塔材宽度、L型联板等相关数据，按照《DL/T463-2006带电作业用绝缘子卡具》、《DL/T976-2005带电作业工具、装置和设备预防性试验规程》等相关技术导则、规程要求，完成工具设计加工。将工具进行了地面组装，L型联板平行、垂直于线路方向工具组装图分别如图3、图4所示，整体性能良好，各部件啮合性高，操作灵活。

3 操作工艺及现场应用

在铁塔横担连接金具挂点处背靠背塔材上安装丝杠底座、丝杆、丝杠摇柄，在丝杠垂吊作用下，安装联板支撑卡具，在联板支撑卡具上安装定位螺杆，并调节丝杠底座到合适的位置;摇动丝杠摇柄，收紧丝杠，将连接金具的荷载转移到本套工具上，完成更换损坏的连接金具。反向摇动丝杠摇柄，松脱丝杠，重新将导线及绝缘子串的荷载转移到连接金具上，拆除本装置，作业完成。

新工具通过在500kV某线路横担侧金具进行实际操作，顺利完成横担侧连接金具更换工作。整个过程属于地电位作业，操作简单，无需多人配合，能有效提升作业效率和安全性。

4 结束语

本文针对500kV输电线路带电作业，研制了更换横担侧连接金具的专用工具。具体优势如下：

（1）利用这一套工具，充分发挥带电作业优势，减少了线路非计划停运次数和停电检修时间，有效保证了电网供电可靠性。

（2）研制的更换工具，体积小、重量轻，便于操作，无需多名作业人员配合完成，作业流程简单，提高了带电作业安全性。

（3）推广面大，实用性强。使用本更换工具可以轻松实现500kV输电线路双串绝缘子连接金具的带电更换工作。220kV输电线路中也有很多双串绝缘子一点固定式的情况，可以借鉴本装置构造，实现220kV输电线路带电更换双串绝缘子连接金具。

参考文献：

[1]董吉谔.电力金具手册（第3版）[M].北京：中国电力出版社，2010，45：191-193.

[2]杜毅，邱中华，王鸿，等.一种双直线串绝缘子横担侧连接金具的更换工具[P].中国：201621090213.9，2017-04-05.

[3]孟遂民，孔伟.架空输电线路设计[M].北京：中国电力出版社，2007：49-52.

[4]李如虎.带电作业实用力学[M].北京：中国电力出版社，2011：8-12.