500 kV 输电线路Ⅰ型悬垂绝缘子串通用卡具研究

2020-03-05潘荣超徐元超韩正新李冰冰刘太东

山东电力技术 2020年1期

潘荣超，徐元超，韩正新，李冰冰，刘太东

（国网山东省电力公司检修公司，山东济南 250118）

0 引言

绝缘子是架空线路的重要组成部分，既能使导线和杆塔在电气上绝缘，又能使杆塔和导线在机械上连接［1］。对山东电网来说，绝大部分500 kV 输电线路直线塔上使用的绝缘子为I 型悬垂复合绝缘子串。绝缘子在运行中可能会因为制造质量、运行环境等因素导致绝缘子发热、伞群破损、球头断裂等缺陷［2-3］，如不及时处理有可能导致绝缘子断串或导线脱落。为确保输电线路安全稳定运行，应对有缺陷的绝缘子进行更换，为确保可靠供电，一般采用带电更换方式［4］。随着500 kV 输电线路的发展，电力线路设备不断更新，大量新型杆塔得到应用，许多带电作业项目无法按照原有工作方法开展，给带电作业带来新的挑战和难题［5］。在带电更换悬垂直线绝缘子工作中，目前通用的带电更换直线塔绝缘子专用卡头均按背靠背角钢端部连接设计，直线塔的横担端部一般由2 块角钢背靠背组合而成，2 块角钢的间距约为60～100 mm［6］，如图1 所示。通过机械丝杠、绝缘吊杆与四线吊钩的组合提升导线，完成复合绝缘子的更换工作。目前，许多线路的悬垂直线绝缘子挂点在设计中使用的塔材是无间隙的背靠背铁，如图2 所示。对于这种背靠背铁无缝隙的横担，无法利用卡在背靠背铁缝隙上的横担卡，给连接绝缘吊杆带来不便。研究及查新发现，500 kV 输电线路背靠背铁无缝隙的杆塔通用更换绝缘子工具的相关研究较少，也没有轻便高效的工具可以使用。

图1 横担背靠背铁有缝隙

图2 横担背靠背铁无缝隙

针对以上问题，本着“卡头专用、丝杆通用”的设计理念，研究一种轻质且具有一定机械强度的材料制成的卡具，设计了适用于上述塔型的专用卡头，既能便捷地固定于横担，也能方便地连接绝缘拉杆。

1 工作原理

卡具分上下两个部分，每个部分均为近三角形结构，如图3 所示。上三角部分通过加强筋与背靠背铁接触，下三角部分有一个施工孔，可以穿入U 型环，从而连接绝缘拉杆。上下两部分两侧均有多个施工孔，利用加强螺栓穿入左右对称的连接板将上下两个结构连接。通过调节上下三角结构，将螺栓穿入对应尺寸的孔，从而使该工具使用在不同尺寸的背靠背铁上。本装置既能固定于横担，也能连接绝缘拉杆，具有很强的通用性。

图3 卡具结构

1）上三角部分。上三角部分为正三角形结构，上面通过加强筋与背靠背铁接触，起支撑作用，两侧均有对称分布的多个孔，可通过连接板以及加强螺栓与下三角结构的孔连接。通过调节连接板，将螺栓穿入对应尺寸的孔上，从而使该工具使用在不同尺寸的背靠背铁上。

2）下三角部分。下三角部分为倒三角结构，通过连接板以及加强螺栓与上三角结构连接。两侧均有对称分布的多个孔，通过调节连接板，将螺栓穿入对应尺寸的孔，从而使该工具适用于不同提高尺寸的背靠背铁。下三角结构的施工孔可以穿入U 型环，从而方便连接绝缘拉杆。

作业人员将该工具组装在绝缘子挂点附件背靠背铁上，通过挂孔或者转换接头将绝缘吊杆和该工具连接牢固，将绝缘吊杆另一端连接机械丝杠和四线吊钩。收紧丝杠使导线受力，将金具线夹上的力转化到工具线夹上，完成更换绝缘子。松丝杠，将工具线夹上的力转化到导线上，从而拆除更换绝缘子整套工具。

2 卡具的功能特点

该卡具质量小、强度高，上、下三角部分及连接板均由高强度铝合金制作，连接螺栓材质为40 Cr 钢，规格为M14，单边能承受6 t 的剪切力。既能便捷地固定于横担，也能方便地连接绝缘拉杆，安装方法如图4 所示。通过调节工具上下三角结构，将螺栓穿入对应尺寸的孔，从而将该卡具使用在不同尺寸的背靠背铁上，彻底解决横担结构及尺寸的差异给带电更换Ⅰ型悬垂绝缘子串带来的困难，具有很强的通用性。

图4 500 kV 输电线路导线悬垂串线夹更换工具安装

3 在500 kV 输电线路带电作业中的应用

3.1 装置受力计算与分析

根据带电作业更换直线绝缘子串的卡具规格及技术参数［7］，经机械试验，该卡具额定荷载为6 t。

以500 kV 聊韶Ⅱ线为例进行计算与分析，该线路导线选用应用比较广泛的LGJ-400／35 的导线，分裂数为四分裂，导线排列方式为方形四角布置，复合绝缘子采用双串，型号为FXBW-500／210／4550，地形为平原。导线的机械参数见表1。500 kV 聊韶Ⅱ线工作地段耐张段内铁塔情况如表2 所示。