特高压线路带电作业耐张塔引流线攀爬脚镫研制

2019-10-21郭凌宇刘文杰蔡智勇温稳源

科学大众 2019年11期

关键词：工具

郭凌宇刘文杰蔡智勇温稳源

摘要：福建电力输电线路共86条、线路长度共计5 779.613 km。其中，线路杆塔总数为12 649基，由于福建境内峰岭耸峙，丘陵连绵，河谷、盆地穿插其间，山地、丘陵占全省总面积的80%以上，地势十分复杂。耐张塔作为电力线路的组成部分，十分重要。在电力线路中，最易发生危险的地方也是耐张塔，因为导线受张力架空后，沿导线纵向拉起的力全部挂在耐张塔上，耐张塔要承受电力线路架空后的张力载荷，承受导线拉力。故对耐张塔缺陷处理方案的研究是十分必要的。文章研发出一种新的引流线攀爬工具，可应用于在耐张塔使用软梯法进入电位攀爬跳线，通过后续模拟带电作业及运行线路上的带电消缺，验证该方法安全可行。

关键词：耐张塔;跳线;工具

1 项目研究背景及研究意义

在高压输电线路的检修工作中，会遇到高压输电线路的引流线处出现缺陷（如引流线松股、发热、螺栓缺失等）的情况。如果缺陷出现在引流线与导线交接位置附近，由于引流线悬垂角度比较大，检修人员缺少脚踩着力点，需要靠自身臂力攀爬，这对作业人员的臂力是极大的考验。一旦出现失误，作业人员极有可能从跳线处滑落，十分危险，故此类检修难度很大。在现有技术中，引流线上的缺陷通常通过在上方悬挂软梯，作业人员坐在软梯上进行检修消缺，但是一般很难找到合适的软梯悬垂点，因此，这种方法的局限性比较大。

此外，在特高压输电线路进行等电位作业，当杆塔为耐张杆塔时，耐张绝缘子串的串间间距比较大，等电位作业人员无法通过绝缘子串上“跨二短三”的方法进入电场。目前，最常使用的方法是先从引流线处进入电场，然后通过引流线攀爬至导线处进行带电作业的方法，攀爬引流线时需要作业人员靠自身臂力攀爬至导线处，比较危险。

2 主要技术内容

通过分析特高压线路耐张塔设备连接特点，提出“先等电位进入跳线，再从跳线攀爬到导线”的创新思路，完成等电位过程。

通过研制一种引流线攀爬脚镫，使作业人员能顺利地通过攀登引流线进入导线作业点位置，该脚镫适用于1 000 kV引流线攀爬技术。

在引流线攀爬难度最大的5～10 m过程中，通过该脚镫的辅助，可以实现从引流线至导线的转移。

本文提出一种进入特高压带电作业进出电位的方式，可以实现从引流线至导线的电场内部通道转移。

3 项目关键技术难点分析

目前，特高压线路直线塔带电作业研究已经取得了突破性进展，但是由于耐张塔设备连接的复杂性，在进出电场方式的选择上需要极度谨慎，超特高压耐张塔进出电位方式单一，常采用的“跨二段三”法比较耗时耗力。

特高压耐张塔常采用吊篮法进入等电位，但沿着引流线进入导线侧十分困难，原因为引流线坡度太大，引流线长度长，作业人员攀爬过程中无固定踩脚点，仅靠手臂力量很难完成此过程。

要完成进入导线侧电场攀爬引流线过程需要脚踩两根导线，手抓两根导线，由于脚踩导线较滑，容易踩空，会给带电作业人员的人身安全构成一定的威胁。

引流线攀爬装置需要很好的包裹导线，要实现快速拆装，材料必须轻便且易于携带。

4 引流线攀爬脚镫的实用性分析

特高压进入等电位的方法：（1）“跨二短三”法。（2）吊篮法。下面主要对“跨二跨三”法进行具体分析。

此方法在500 kV超高压输电线路带电作业中已被广泛采用。但是，由于特高压输电线路自身特点，使得这一方法难以被采用。存在的问题如下：（1）特高压线路耐张塔80%以上为瓷絕缘子，且绝缘子串长度超过15 m，检测困难。（2）绝缘子串间距过大，两串绝缘子水平距离普遍超过60 cm，而重冰区更是达到1 m。作业人员要以类似俯卧撑的姿势横向移动依次跨过70多片绝缘子，难度极大。

5 引流线攀爬脚镫的实验数据

引流线攀爬脚镫需要具备的3个条件：（1）高承重横梁。（2）硬度高，耐磨。（3）灵巧轻便。故选取了两种材质进行比较：（1）铝合金。（2）不锈钢。

6 铝合金与不锈钢的比较

铝合金的优点：（1）质量轻。铝的密度约为2.7 g/cm3。（2）耐腐蚀。铝合金在大气中不会生锈，耐大气腐蚀性远优于铜铁。这是由于铝对空气中的氧具有较大的亲和力。因此，当铝的表面暴露大气中时，其表面很快生成一层附着力强、致密的有一定保护性的自然氧化膜。（3）加工成型性好。铝及其合金的压力加工产品，如板、管、棒、型、线等都可加工。

不锈钢的优点：（1）硬度大。不锈钢的维式硬度通常在220 HV，耐磨损。（2）耐腐蚀。不锈钢表面薄而致密的富铬氧化膜，使得不锈钢有着极强的耐化学腐蚀和电化学腐蚀的性能。（3）综合力学性能好。有较高的强度和疲劳强度。

铝合金与不锈钢的比较：不锈钢材质在硬度方面优于铝合金材质，但是考虑到带电作业对工器具的质量要求（轻、小），最终选择了铝合金材质。

7 引流线攀爬脚蹬最终实验数据

材质：铝合金，表面处理为阳极氧化，美观、耐腐蚀。自重：0.9 kg左右，轻便易于携带。夹持力：200 kg以上，采用快速锁定结构设计，方便高空作业。手柄开启角度：110°以上夹持，方便快速夹线。孔径：直径30～31 mm，具有自动调节夹紧功能。承重：200 kg以上，安全可靠。

8 传统攀爬方法与新工具攀爬法对比

8.1 传统攀爬法

传统爬引流线方法使用双臂力量牵引，依靠个人上肢力量将人强行拉至导线处。在天气炎热的情况下，作业人员身穿厚重屏蔽服攀爬杆塔进入电位后，已经消耗了大量的体能，如果再靠传统方法攀爬引流线，很可能会造成作业人员的体力不支，传统攀爬方法如图1所示。

8.2 新工具攀爬法

使用新工具进行引流线攀爬，具体操作如图2所示，作业人员依次将引流线攀爬工具扣在引流线上，像爬梯子一般，依靠手臂和脚步力量，稳步攀爬。

8.3 两者比较

传统攀爬方法的优点：不需要携带工具，没有额外负担。缺点：要求作业人员有较强的体能和上肢力量，依靠双臂完成攀爬，容易发生倒溜的危险。

新工具攀爬方法的优点：可以节省作业人员体能，不会发生倒溜危险，攀爬更加稳当。缺点：需要随身携带工具，工具有一定的重量。