更換雙分裂導(dǎo)線帶電側(cè)單片瓷絕緣子專用工具的研制

鞠 振 張 林 畢德效 李 濤 李榮德 朱宗勇

國網(wǎng)山東省電力公司泰安供電公司 山東 泰安 271000

0 引言

近年來，隨著電網(wǎng)建設(shè)和規(guī)劃設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)的不斷提高，輸電線路架設(shè)方式正逐漸的向雙分裂、多分裂演變。輸電線路中，雙分裂導(dǎo)線耐張水平串因電壓分布的特點(diǎn)，導(dǎo)線側(cè)感應(yīng)電壓最高，劣化率高，極易出現(xiàn)零值，或因瓷瓶潛伏性缺陷發(fā)生破損，需進(jìn)行更換［1-2］。目前，此類缺陷帶電側(cè)單片瓷絕緣子的處理必須停電進(jìn)行，在對瓷絕緣子進(jìn)行更換時，需4人上塔，使用2部5T的手板葫蘆與托瓶架配合進(jìn)行更換，工序繁瑣，操作時間長，不僅增大了高空作業(yè)勞動強(qiáng)度，而且增加了安全隱患。因此，本文研究了更換雙分裂導(dǎo)線帶電側(cè)單片瓷絕緣子專用工具。

1 研制方案確定

1.1 方案的提出

通過分析可知，實現(xiàn)對帶電側(cè)端部絕緣子的更換，專用工具的兩端必須與導(dǎo)線側(cè)聯(lián)板及第二片瓷絕緣子可靠固定，收緊緊線器，使端部瓷絕緣子松弛，即可完成更換操作。

結(jié)合現(xiàn)場實際，本著安全可靠、小型化、現(xiàn)場實用性強(qiáng)等原則，查閱國內(nèi)外大量的專業(yè)技術(shù)資料，確定研制方案后，首先從功能實現(xiàn)到制作工藝，確定兩個初步方向，如圖1所示。

圖1 研制方向

1.2 方案確定

1）專用工具實現(xiàn)功能

以專用工具的牢靠固定、靈活調(diào)節(jié)以及自身的輕便靈活、易于操作和運(yùn)輸為功能設(shè)計目標(biāo)，將專用工具的功能分解如圖2所示。

圖2 專用工具的功能分解

分別對這三個末端方案進(jìn)行討論，提出待選方案并確定最佳研制方案。

固定方式的選擇：

（1）聯(lián)板固定

聯(lián)板固定方案論證如表1所示。

表1 聯(lián)板固定方案論證

經(jīng)分析和評估，采用大刀卡與端部聯(lián)板固定，因只有一側(cè)與調(diào)節(jié)單元相連接，在對專用工具進(jìn)行調(diào)節(jié)時，易出現(xiàn)因受力不均勻而導(dǎo)致工具出現(xiàn)故障的事件發(fā)生，造成極大的安全隱患，安全性較差。而采用翻版卡固定，其兩端均與調(diào)節(jié)單元相連接，解決了受力不均勻的問題，因此聯(lián)板固定的方式采用：翻板卡固定。

（2）瓷瓶固定

借鑒普通閉式卡瓷瓶的固定方式，將專用工具中的卡具與瓷瓶的鋼冒牢靠固定，收緊緊線器，即可完成更換操作，因此，直接選取了通用的卡具式固定方式。

2）調(diào)節(jié)方式的選擇

調(diào)節(jié)方式的選擇標(biāo)準(zhǔn)：

絲杠強(qiáng)度高，允許工作負(fù)荷＞68kN，絲杠行程＞80mm，重量輕，操作靈活。

調(diào)節(jié)方式待選方案如圖3所示：

圖3 調(diào)節(jié)方式選擇

方案一：單向拉板式絲杠，如圖4所示。

圖4 單向拉板式絲杠

直徑：16mm；

允許工作負(fù)荷：＞75kN；

絲杠行程：100mm。

為測試絲杠的最大允許工作負(fù)荷，對其進(jìn)行拉力試驗，實驗結(jié)果如表2所示：

表2 拉力試驗

實驗結(jié)果表明：單向拉板式絲杠的最大允許工作負(fù)荷為165kN。

為測試絲杠的靈活性，進(jìn)行了模擬實驗，統(tǒng)計是否靈活動作，實驗結(jié)果如表3所示。

表3 靈活性實驗

試驗結(jié)論：單向拉板式絲杠操作靈活。

方案二：雙向旋入式絲杠

絲杠直徑：20mm；

允許工作負(fù)荷：＞100kN；

絲杠行程：200mm。

為測試絲杠的最大允許工作負(fù)荷，對其進(jìn)行拉力試驗，實驗結(jié)果如表4所示：

表4 拉力試驗

實驗結(jié)果表明：雙向旋入式絲杠的最大允許工作負(fù)荷為200kN。

為測試絲杠的靈活性，進(jìn)行了模擬實驗，統(tǒng)計是否靈活動作，實驗結(jié)果如表5所示。

表5 靈活性實驗

試驗結(jié)論：雙向旋入式絲杠操作靈活。

通過對比方案一和方案二實驗結(jié)果，綜合考慮絲杠強(qiáng)度高，允許工作負(fù)荷，雙向旋入式絲杠具有效率高，便于帶電作業(yè)的優(yōu)點(diǎn)，選擇方案二雙向旋入式絲杠。

3）便攜方式選擇

便攜方式方案論證如表6所示：

表6 便攜方式方案論證

對于專用工具最基本的要求是絕緣、安全，而一體式結(jié)構(gòu)雖然各小部位不容易缺失且便于攜帶，如保養(yǎng)不當(dāng)會影響工具的絕緣性能，應(yīng)予淘汰，所以選擇組合式的便攜方式。

1.3 專用工具工藝選擇

專用工具應(yīng)具備良好的絕緣性能和較高的機(jī)械性能，輕便靈活，便于搬運(yùn)和攜帶，同時加工精度要高，絕緣配合良好，因此專用工具的工藝選擇如下：

1）主體材質(zhì)選擇高強(qiáng)度鋁合金

為測試高強(qiáng)度鋁合金的強(qiáng)度，在拉力實驗室對其進(jìn)行力學(xué)試驗。

試驗結(jié)果：在55kN拉力狀態(tài)停留2分鐘、在75kN拉力狀態(tài)停留1分鐘，無變形、無破壞，抗拉強(qiáng)度大于105MPa。

為測試其重量，截取了直徑22mm、長度200mm的實心高強(qiáng)度工具鋼對其稱量。

稱量結(jié)果：重量為0.11kg。

實驗結(jié)果表明高強(qiáng)度鋁合金具有強(qiáng)度高、重量輕、價格較便宜等優(yōu)點(diǎn)，符合選擇要求。

2）絲桿及其它部件材質(zhì)的選擇

經(jīng)過上述分析論證，高強(qiáng)度鋁合金材料的抗拉強(qiáng)度要大于高強(qiáng)度的合金鋼材料，但是相對比專用工具主體的承受力度，絲桿及工具其它部件需要承受的力度明顯要小很多，從“安全型、經(jīng)濟(jì)性、適用性”三方面綜合分析得出，絲桿及其它部件采用高強(qiáng)度合金鋼材料完全滿足作業(yè)要求。

2 設(shè)計實施

2.1 繪制專用工具的示意圖

根據(jù)專用工具功能需要繪制符合方案確定的專用工具示意圖如圖5所示。

圖5 專用工具示意圖

使用時，將前端翻板卡與聯(lián)板連接，后端卡具與瓷絕緣子鋼冒可靠固定，調(diào)節(jié)絲杠，將兩端瓷絕緣子收緊，實現(xiàn)更換作業(yè)。

2.2 設(shè)計專用工具的具體尺寸規(guī)格

1）根據(jù)導(dǎo)線側(cè)聯(lián)板尺寸，設(shè)計翻板卡的尺寸

查閱同雙分裂導(dǎo)線桿塔金具組裝圖，測量出導(dǎo)線側(cè)LF—2540型聯(lián)板的具體尺寸：聯(lián)板長：470mm，聯(lián)板寬：180mm，螺孔直徑：24mm，相鄰螺孔間距：110mm、400mm。

根據(jù)聯(lián)板尺寸確定了翻板卡各部位最終加工尺寸，如圖6所示。

圖6 翻板卡加工尺寸

2）根據(jù)瓷瓶間距，確定絲杠的規(guī)格尺寸

對現(xiàn)行使用的耐張瓷絕緣子串中的瓷瓶間距進(jìn)行測量，確定了絲杠初步尺寸為22mm*220mm，操作手柄為220mm*40mm*20mm。

3）參照原有閉式卡，制作后端固定卡具

對原有閉式卡后端的固定卡具尺寸進(jìn)行測量，參照尺寸，確定了專用工具瓷瓶段固定卡具各部位初步尺寸，并制作模型，經(jīng)驗證后確定最終加工尺寸如圖7所示。

圖7 后端固定卡具

2.3 委托廠家加工組裝

委托廠家按照圖紙加工完成專用工具各部件，經(jīng)測量，各部件誤差均小于0.5 mm。將專用工具各部件組裝，經(jīng)檢測各部件接口部分連接牢固，可靠性100%。

工具組裝圖如圖8所示：

圖8 工具組裝圖

3 實驗驗證

3.1 實驗室測試

對組裝卡具進(jìn)行力學(xué)試驗，經(jīng)試驗，專用工具在實驗負(fù)荷10T狀態(tài)停留2分鐘、在工作負(fù)荷4T狀態(tài)停留1分鐘，無變形、無破壞，完全滿足作業(yè)要求。

3.2 現(xiàn)場測試

經(jīng)專業(yè)權(quán)威部門鑒定合格后，使用更換雙分裂導(dǎo)線帶電側(cè)單片絕緣子進(jìn)行帶電更換220kV泰天I線7#中相帶電側(cè)單片零值瓷絕緣子，經(jīng)統(tǒng)計，共用時28分鐘，相比傳統(tǒng)更換方式減少用時60分鐘。

4 結(jié)論

通過現(xiàn)場使用驗證，專用工具滿足現(xiàn)場環(huán)境需要，實現(xiàn)了雙分裂導(dǎo)線帶電側(cè)單片瓷絕緣子更換的操作，簡化了操作程序，減少了線路停電時間，降低了勞動強(qiáng)度，滿足了現(xiàn)場要求。

［1］楊軍.帶電更換220kV雙分裂導(dǎo)線耐張絕緣子的研究［G］.2009年云南電力技術(shù)論壇文集（文摘部分）：23-26.

［2］鄭和平.同桿、塔多回路線路帶電作業(yè)存在的問題和解決方法［J］.中國新技術(shù)新產(chǎn)品，2011，（14）.