一种新型多轮滚压式安全接地滑车的研制及应用

靳义奎，王春林，吕 博，韩学文，王永俊，张小龙，王 庭，张仲鹏,左 彬，郭才先

(青海送变电工程有限公司，西宁市 810000)

0 引言

随着输电线路电压等级不断提高以及高压和特高压输电线路大规模建设，线路通道受限、输电线路平行、交跨架设普遍存在。甚至一档内出现跨越多处不同电压等级电力线路，产生的感应电流较大。目前张力架线所采用的三轮安全接地滑车，接触面较小、材质电阻率高等原因，导流效果较差，作业人员面临触电的安全风险高〔1,2〕。

1 技术原理

针对目前张力架线安全接地滑车存在的短板，在不改变导电原理的情况下，通过增大导电接触面积、增加泄流通道、提高接触可靠性、改进结构和改善材质等几方面等技术措施改善导流效果，降低张力架线过程中感应电流对作业人员安全风险〔3〕。具体如下：

(1)通过增加滚轮数量增大与导线接触面积提升导电性能。滚轮共计5个，其中主架体侧上滚轮3个、滚轮架侧下滚轮2个，成齿轮式分布。

(2)通过压缩弹簧增强长期工况下滚轮对导线持续夹持力。压缩弹簧设置双根，左右对称布置，分别与导向柱套接，通过定位块固定，对导线进行弹性夹持。

(3)优化安全接地滑车架体材质提高导电性能。主架体和滚轮架采用铝合金材质制作，可大幅度提升整个安全接地滑车导流性能。

(4)主架体背面设置三个碳刷座，增加了感应电流泄流通道。双排弹簧给滚轮提供持续弹性压力，解决了长期工况下滚轮与导线间松动造成接触面下降的隐患。滑车构架材质优化、滚轮与导线接触面积增加，提升整套安全接地滑车的导电性能，降低特殊交叉跨越区段张力架线感应电流〔4,5〕。

2 结构设计

2.1 结构

新型多轮滚压式安全接地滑车结构如图1所示。主要由主架体、滚轮架、上滚轮、下滚轮、导向柱、定位块、压缩弹簧和把手组成，其中主架体和上滚轮为一体，下滚轮、导向柱、定位块、压缩弹簧、把手组与滚轮架装成一体，主架体和滚轮架之间通过定位块连接成整体，形成一套多轮滚压式安全接地滑车。

1.上滚轮；2.下滚轮；3.滚轮架；4.导向柱；5.定位块；6.压缩弹簧；7.主架体；8.把手；9.碳刷固定柱；10.下轮轴图1 多轮滚压式安全接地滑车结构示意图

2.2 结构强度验算

(1)主架体强度计算，开孔处的最大剪应力计算式(1)如下〔1〕：

(1)

式中：τmax—开孔处的最大剪应力,MPa；V—计算平面沿主架体平面作用的剪力,N；A—计算截面的面积，mm2；b—截面宽，mm；h—截面高，mm。

根据计算式(1)主架体和滚轮架开孔处的最大剪应力12.5 MPa，采用的6系列铝合金材料许用剪应力为75 MPa～130 MPa，其强度满足使用要求。

(2)弹簧弹力计算式(2)如下：

(2)

式中：K-弹簧劲度系数，N/mm；G-线材的刚性模数，N/mm2；d-线径，mm；Dm-中径(外径-线径),mm；Nc-有效圈数。

多轮滚压式安全接地滑车工况下弹簧所能产生的持续压紧力计算式(3)如下：

F=k(Δx)=0.88×35=30.8

(3)

式中：F-持续压紧力，N；k-弹簧劲度系数，N/mm；Δx-工况下弹簧产生的形变，取值35。

根据计算式(3)单根压缩弹簧30.8 N，两根弹簧对滚轮所产生的持续压紧力61.6 N，在运行工况下能保证导线与滚轮始终充分接触状态，不存在持续压紧力下降或长时间运行弹簧弹性减弱而造成的松弛情况。

3 应用成效

(1) 新型多轮滚压式安全接地滑车与传统三轮安全接地滑车相比，轮滚增加了2个，接触面积增加了66 %。根据电流(I)与电压(U)、截面积(S)、长度(L)、电阻率(ρ)之间关系(I= US/ρL)，在同电压时，感应电流泄流量可提升了66 %；构架采用铝合金材质，电阻率小于铝，计算按铝取值2.83×10-8，与传统三轮安全接地滑车铁构架电阻率9.78×10-8相比，电阻率降低了71 %。通过上述增大接触面积和优化构架材质方法，有效改善了接地滑车对感应电流泄流性能，保证了架线设备和人员的安全。

(2)新型多轮滚压式安全接地滑采用双压缩弹簧，上下轮滚工况下对导线的持续压紧力，相比三轮安全接地滑车增加了100 %，有效解决了运行工况下弹簧因疲劳造成持续压紧力下降、接触面变小、易脱落等问题。

(3)多轮滚压式安全接地滑车，单位质量小，结构简单，操作简便，适用范围广，电阻率小。并在多个工程张力架线中应用，其效果显著，现场应用如图2。

图2 现场应用图

(4)多轮滚压式安全接地滑车，根据导线型号选配滚压轮槽底径，为了做到通用将其分为两种，其适用导线型号及技术参数，详见表1。

表1 主要技术参数表

4 结语

新型多轮滚压式安全接地滑车的研制，通过增大接触面积、优化材质、增强工况下持续对导线夹持力、增加泄流通道几方面，有效解决了常规三轮接地滑车导电性能差，持续夹紧力不够，易脱落的问题，降低了感应电流，保证了张力架线施工过程中设备、人员的安全。该装置已取得专利授权，并在输电线路张力放线中应用，具有较高的推广价值。