带电处理输电线路金具系列工具的研制与应用

云南电网有限责任公司昆明供电局 赵 宇 张孝祖 李海顺 侯建勋 梅耕宁 张 梁

带电作业是目前电力作业的重要手段，但作业过程中存在着巨大的安全风险，会对电力系统的稳定、操作人员的生命都产生巨大威胁。因此在带电作业过程中使用合适的工具就显得极为重要，必须紧随带电作业技术发展做好工具研发，满足不同种类线路的带电作业需要，为操作人员提供足够的安全保障，推动电力行业的稳定发展。

对输电线路的状态检测工作中，使用带电作业可避免因检测工作影响正常电路运行和确保电力系统的服务。但带电作业是一项严格的技术措施，由于作业过程中电路仍在运行，因此可能有触电的危险，是一种比较危险的工作模式[1]。如工作过程中操作不达标，操作人员、区域供电、输电线路运行、其他生产生活都会受到影响。如果操作人员因为操作失误或因工具存在问题，会受到严重的电击并严重威胁他们的生命安全。

由于带电作业具有明显的危险性，所以确定带电作业的关键技术参数和选择合适的工具对完成带电作业极为重要。必须要保证工具满足最小的绝缘长度，尤其是对1000kV高压交流电路，工具必须要给操作人员足够的保护。

1 输电线带电作业安全问题原因分析

带电作业环境风险。由于输电线路带电作业本身就有极高的危险性，所以如果现场的环境较复杂就会增加作业过程中的风险。比如周围的天气情况、地形、通信线路、交通等问题都会影响带电作业的开展。所以在进行带电作业工作开始前，操作人员需勘察周围的情况，掌握现场交通，以便制定合适带电作业计划。例如做好天气的预测并配备风速仪等装置，了解现场的环境情况，避免在大风、大雨、大雪等情况作业，如作业过程中出现极端天气要停止带电作业。

工具管理问题。输电线路现场的安全防护，不仅需做好个人防护工作，也要通过做好工具管理保证带电作业的安全。但很多操作人员缺少对工具的管理意识，缺少对工具的定期检查和保养，容易导致工具老化和损坏，从而影响作业过程中的安全；其次，也缺少完善的工具管理制度，工具缺少完善的资料，也缺少作业前的工具检查意识，就容易造成工作中的隐患。

带电作业操作隐患。目前所有的带电作业工具都是绝缘工具，工具使用材料的绝缘水平决定了工具的绝缘效果。但是一些工具可能有绝缘不达标、损坏的情况，就会导致操作人员在作业过程中出现意外。还有一些工具设计不合理，就不能达到理想的作业效果，不符合带电作业的标准，将会引发安全事故。

2 当前的新型带电作业金属工具

2.1 带电作业对工具的要求

由于超高压、特高压输电线路的电压等级极高且线路档距较大，导线分裂也较多，绝缘子串长度和吨位都较大，因此对作业工具提出了非常高的要求[2]。一般情况下，都需选择满足线路最小有效绝缘长度，比如提线工具就要同时满足线路荷重要求的大吨位、软质绝缘的要求。金属卡具也要结合电路的特点对工具的结构进行优化，满足工作过程中的要求，减轻作业人员的工作强度，目前已发展出带有液压传动装置的紧线工具。

对于带电作业下的工具选择，首先需有极高的绝缘性，满足电压等级的要求，以及具备极高的耐气候性能；其次，工具需具备足够的机械强度，能适应特高压电路的导线、金具的自重、线路档距增大工作需要，避免作业器件出现损坏。而为提升施工的灵活性，带电作业工具必须轻便，比如为应对不同长度的绝缘子串，配套工具需要长度更大、体积更合理，但也要能控制工具的重量，适应运输便利性、操作灵巧性的要求；最后，对于一些特殊工具必须具备较高的通用性。

2.2 直线悬垂线夹U型螺栓补加紧固工具

输电线路的直线悬垂线夹U型螺栓补加紧固工具加入了传动装置，包括尾部手转式操作柄，组合绝缘式操作杆，该工具的传动装置能够180°旋转悬挂装，并能够与特制的螺栓储存套筒、螺栓进紧固装置同时使用，特制螺栓套筒内部中可存放螺栓、弹簧垫、平垫，达到紧固螺栓和远距离补加的作用。通过使用地位带电作业的方法，可解决电力系统中存在的导线悬垂线夹U型螺栓松动和脱落的问题。在完成U型螺栓的补加工作后，工具的转向装置可替换为循环棘轮紧固扳手，以保证对螺栓的紧固。

该工具经过对悬垂线夹U型螺栓的补加和紧固，体现出了使用方法简单、操作灵活的特点，且有较高的工作效率。工具在设计时使用了绝缘材料，能最大程度保证带电作业的安全性和地位带电绝缘作业的电气绝缘要求，并具有良好的通用性，在任何天气情况下都能开展工作[3]。通过对地位带电带零件的补充，可避免临时停电、保证作业的安全，极大程度上保证了线路的可靠性，能创造较高的经济收益和社会效益。

2.3 多功能带电喷涂工具

该工具包括操作头、伸缩式绝缘操作杆和操作机构，其中操作头使用了专用卡瓶器，通过伸缩式操作杆和卡瓶器相连，然后通过后部操纵机来带动卡瓶器内罐的操作，之后就可以将防腐材料近距离涂抹在金具上。该工具也能满足带电作业的工作要求，可保证工作的安全距离，实现间接带电工作。工作中可有效解决并联间隙锈蚀、烧伤、金具锈蚀和防震锤的锈蚀需要，通过带电作业即可修复。使用该工具能够在憎水性的环境中使用，完成对电力设备的带电喷锌，保证电力设备的稳定。

2.4 多角度耐张引流板螺栓紧固工具

耐张引流板螺栓的方向比较多，具有横线路方向、斜线路方向、顺路方向等不同的方向。为此，通过在扳手上设置3个转向点，其中头部转向点可使用套筒横向旋转，为便于调节角度，目前的工具可横向旋转180°；针对电力系统实际工作情况，工具可进行多角度、多点固定，解决螺栓角度和套筒角度不协调的问题。对于中部转向点，能够使用扳手进行多角度旋转，调节套筒在扳手上的方向，有效解决了螺栓扭矩的要求，满足了顺线路穿向螺栓的安装需要。使用该工具也解决了工作人员引流的安全距离不能达到要求的难题，通过底部旋转点和绝缘操作杆相连，作业人员可推拉操纵杆让套筒旋转，从而带动引流板螺栓旋转。使用该工具提升了工作现场的便捷性，保证地位带电紧固不同穿向耐张引流板螺栓的要求。

2.5 绝缘金属卡具

带电作业的绝缘金属卡具研制需结合线路绝缘子参数的结构和特点，由于特高压线路的绝缘子串荷载范围一般在210～550kN，所以根据设计的原则，绝缘卡具的额定负荷应在60～145kN[4]。目前国内的超、特高压线路中，所使用的直线金属卡具包括I型、V型、双串，耐张绝缘子串包括双联或多盘式绝缘子。可根据不同的绝缘子串形式以及连接金具结构的特点，使用不同的绝缘子更换工具。通过使用金属卡具能更好地完成传递吨位的工作，满足作业人员现场工作的要求。对于大吨位的金属工具，主体材料主要包括钛合金，以及使用新型切割工艺进行加工，为方便作业人员更高效地传递导线的负荷，卡具中还包括了液压装置和机械丝，满足收放拉杆的需要。

3 未来输电作业工具的研发方向

目前国内在特高压输电线路的作业上已有大量的研究，全新的工具可满足现场工作的需求，包括走线、导线检查、等电位等金属工具，工具的功能比较全面，而且针对800kV直流特高压线的带电作业中，带电作业工具也具有很高的应用价值。在今后的研究中，应继续加强针对高海拔地区的工具研发，深入研究高海拔地区的线路特性，利用工具保证带电作业的安全。还需继续加强高强度柔性绝缘材料的研究，制作更多的软质柔性绝缘吊拉工具。对于等电位工具的研究中应加强轻型化、机械化装置的研究，提升检测工具的智能性。作业设备中，还需进一步研究直升机等设备在作业中的作用，以及加强其他大型机械的研究，验证工作性能。

综上，在对输电线路进行带电作业的过程中，必须做好防护工作，操作人员需选择合适的工具，保证作业过程中的安全。研发人员应充分分析带电作业的情况，做好研发工作，满足当前带电作业需求，并着眼于未来，针对新型输电系统、高原输电环境下带电作业工具做好研发，将操作人员的风险降到最低。