一種新型更換避雷線防護(hù)工具

辛洪杰

（國網(wǎng)山東省電力公司濰坊供電公司，山東濰坊261011）

一種新型更換避雷線防護(hù)工具

辛洪杰

（國網(wǎng)山東省電力公司濰坊供電公司，山東濰坊261011）

隨著現(xiàn)代電力系統(tǒng)規(guī)模不斷擴(kuò)大，維護(hù)檢修工作任務(wù)日趨艱巨。主要介紹在更換輸電線路避雷線工作中，為防止避雷線斷落造成人員傷亡和設(shè)備損壞，而研制出的一種新型的防護(hù)工具。該防護(hù)工具主要由夾線器、鋼絲繩、緊線器、U型環(huán)和夾線器組成。實(shí)踐證明該防護(hù)工具具有可靠性高、操作靈活簡便等優(yōu)點(diǎn)，不但縮短了完成避雷線防護(hù)措施的時間，而且節(jié)省了人力、物力，大大提高了更換避雷線效率，建議推廣使用。

輸電線路；避雷線；防護(hù)工具

0 引言

現(xiàn)代電力系統(tǒng)是一個超高壓、大容量和跨區(qū)域的聯(lián)合系統(tǒng)，隨著電力系統(tǒng)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，高壓遠(yuǎn)距離輸電線路也日益增多。高壓輸電線路分布范圍廣，穿越地區(qū)地形復(fù)雜，氣候條件多變，容易發(fā)生各種故障，維護(hù)檢修工作的任務(wù)越來越艱巨。隨著輸電線路的逐年老化，部分線路的避雷線銹蝕嚴(yán)重，如更換不及時，將會導(dǎo)致避雷線斷裂，造成線路故障，影響電網(wǎng)的安全運(yùn)行。

1 傳統(tǒng)更換避雷線方法

傳統(tǒng)上更換避雷線需要用張力機(jī)牽引舊避雷線后以舊換新。牽引過程中銹蝕的避雷線由于張力作用，存在著斷落危險。另外，輸電線路下方經(jīng)常有公路、鐵路、低壓線路等，為防止更換過程中避雷線意外斷落造成人員傷害和設(shè)備損壞，通常情況下安裝腳手架進(jìn)行防護(hù)，但這種做法會耗費(fèi)大量的人力和時間。對濰坊地區(qū)2012年1—12月安裝腳手架的占用時間進(jìn)行統(tǒng)計，發(fā)現(xiàn)其平均用時達(dá)到了30.29h，占更換避雷線工作總用時的41%。安裝腳手架是造成更換避雷線工作時間長的主要因素［1］。

在搭設(shè)腳手架過程中占用線路兩側(cè)大量耕地，容易引起民事糾紛，造成巨大的青苗及建筑賠償。針對施工作業(yè)范圍大、工作量大，以及對農(nóng)作物（植被）破壞多的情況，如何節(jié)省時間、人力，減少對農(nóng)作物（植被）的破壞，安全高效地完成避雷線的更換工作，成為迫切需要研究和解決的問題。

2 新型防護(hù)工具

作業(yè)人員利用飛車把繩系在線路兩端地線上，代替腳手架，發(fā)現(xiàn)作業(yè)時間縮短了，作業(yè)人員也大大減少。這為更換避雷線工具的研究開辟了嶄新的思路，經(jīng)過方案分析論證，可以選擇研制封繩式防護(hù)工具來替代腳手架，安全高效地完成更換避雷線工作。為能夠在生產(chǎn)中得到運(yùn)用，需要對封繩結(jié)構(gòu)、各部件連接方式以及材料的選擇方面進(jìn)行進(jìn)一步的優(yōu)化選擇。

2.1 封繩結(jié)構(gòu)優(yōu)化

封繩式防護(hù)工具有梯形、S型和一字型3種封繩結(jié)構(gòu)形式。

梯形封繩。每隔10 m系上防護(hù)封繩進(jìn)行模擬試驗(yàn)。經(jīng)驗(yàn)證梯形封繩可以任意調(diào)節(jié)安裝點(diǎn)，作業(yè)人員無需下導(dǎo)線作業(yè)；但導(dǎo)線與封繩摩擦嚴(yán)重，損傷大，仍需發(fā)生青苗賠償。

S型封繩。連續(xù)系上防護(hù)封繩進(jìn)行模擬試驗(yàn)。經(jīng)驗(yàn)證S形封繩防護(hù)性能高，能夠適應(yīng)各種地理環(huán)境；但作業(yè)人員需要下導(dǎo)線作業(yè)，作業(yè)時間較長。

一字型封繩。每隔10 m系上防護(hù)封繩進(jìn)行模擬試驗(yàn)。經(jīng)驗(yàn)證一字形封繩靈活性高，安全性高，能夠適應(yīng)各種地理環(huán)境；但作業(yè)人員需要下導(dǎo)線作業(yè)。

通過在停用線路上的模擬試驗(yàn)，并綜合各種封繩結(jié)構(gòu)形式的優(yōu)缺點(diǎn)，選擇靈活性高，安全性高，能夠適應(yīng)各種地理環(huán)境的一字型封繩作為封繩的結(jié)構(gòu)形式。

2.2 封繩材料選擇

分別采用尼龍繩、鋼絲繩、棕繩和蠶絲繩作為封繩材料，對4種材料分別進(jìn)行了拉力、側(cè)切力和摩擦試驗(yàn)。

尼龍繩。將直徑20 mm的尼龍繩安裝在拉力機(jī)上進(jìn)行20 800 N的沖擊力和側(cè)切力試驗(yàn)（試驗(yàn)不合格）。取長度為6 m，直徑20 mm的尼龍繩，將其兩端水平固定，1/2處用避雷線來回摩擦30 min，發(fā)現(xiàn)有明顯斷股現(xiàn)象。尼龍繩質(zhì)量較輕，抗拉強(qiáng)度大，抗摩擦性差。

鋼絲繩。將直徑20 mm的鋼絲繩安裝在拉力機(jī)上進(jìn)行20 800 N的沖擊力和側(cè)切力試驗(yàn)（試驗(yàn)合格）。取長度為6 m，直徑20 mm的鋼絲繩，將其兩端水平固定，1/2處用避雷線來回摩擦30 min，試驗(yàn)合格，無變形。鋼絲繩結(jié)構(gòu)牢固，能保證避雷線防護(hù)要求，達(dá)到預(yù)期效果。

棕繩。將直徑20 mm的棕繩安裝在拉力機(jī)上進(jìn)20 800 N的沖擊力和側(cè)切力試驗(yàn)（試驗(yàn)不合格）。取長度為6 m，直徑20 mm的棕繩，將其兩端水平固定，1/2處用避雷線來回摩擦30 min，斷股現(xiàn)象嚴(yán)重。棕繩質(zhì)量輕，成本低，但抗摩擦性差。

蠶絲繩。將直徑20 mm的蠶絲繩安裝在拉力機(jī)上進(jìn)行20 800 N的沖擊力和側(cè)切力試驗(yàn)（試驗(yàn)合格）。取長度為6 m，直徑20 mm的蠶絲繩，將其兩端水平固定，1/2處用避雷線來回摩擦30 min，試驗(yàn)合格，無變形。蠶絲繩牢固性強(qiáng)，能保證避雷線防護(hù)要求。但是價格高。

查詢《35~220 kV送電線路施工技術(shù)》得知：在牽引機(jī)牽引放線時，避雷線承受的拉力最大為T= 15 000 N。按檔距取最大值500 m，避雷線型號為GJ-70計算，避雷線的最大自重為G=5 800 N。所以封繩能夠承受沖擊力最小值為Fmin=15 000+5 800= 20 800 N，鋼絲繩的破斷拉力應(yīng)該不小于Fmin與換算系數(shù)K（取為0.85）的比值，即為24 470 N。如表1所示，直徑7.7 mm的鋼絲繩能夠滿足破斷力要求，因此選用了直徑7.7 mm的鋼絲繩［2］。

表1 鋼絲繩抗拉強(qiáng)度

2.3 新型防護(hù)工具長度

在更換避雷線時，新型防護(hù)工具需在避雷線下方連接兩邊相導(dǎo)線，因此，新型防護(hù)工具長度不得小于兩邊相導(dǎo)線垂直距離。表2所示為濰坊供電公司部分輸電線路兩邊相導(dǎo)線垂直距離統(tǒng)計表，可知110 kV和220 kV輸電線路兩邊相導(dǎo)線之間垂直距離最大為10.9 m，最小為8.3 m。由于導(dǎo)線存在一定的弧垂度，在預(yù)留出足夠裕度的前提下，防護(hù)工具總長度設(shè)定為12 m即能滿足設(shè)計要求。為了新型防護(hù)工具能夠適宜110 kV和220 kV不同輸電線路兩邊相距離，專門設(shè)置連接緊線器來控制鋼絲繩的長度。

表2 110kV-220 kV輸電線路兩邊相導(dǎo)線垂直距離統(tǒng)計

2.4 夾線器材料選擇

分別采用塑料構(gòu)件、鍍鋅鐵件、合金構(gòu)件作為夾線器的材料。對3種材料分別進(jìn)行了靜負(fù)荷拉伸試驗(yàn)和沖擊試驗(yàn)。

塑料構(gòu)件。將塑料構(gòu)件安裝在拉力機(jī)上進(jìn)行2 205 N、5 min的靜負(fù)荷拉伸試驗(yàn)（試驗(yàn)合格）。取長度為6 m，直徑20 mm的鋼絲繩，用塑料構(gòu)件將其與導(dǎo)線兩端水平固定，進(jìn)行5次2 500 N沖擊試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)有明顯變形。塑料構(gòu)件質(zhì)量輕，易加工，成本低，但牢固性較差。

鍍鋅鐵件。將鍍鋅鐵件安裝在拉力機(jī)上進(jìn)行2 205 N、5 min的靜負(fù)荷拉伸試驗(yàn)（試驗(yàn)合格）。取長度為6 m，直徑20 mm的鋼絲繩，用鍍鋅鐵件將其與導(dǎo)線兩端水平固定，進(jìn)行5次2 500 N沖擊試驗(yàn)，試驗(yàn)合格，無變形。鍍鋅鐵件牢固性強(qiáng)，能保證避雷線防護(hù)要求。

合金構(gòu)件。將合金構(gòu)件安裝在拉力機(jī)上進(jìn)行2 205 N、5 min的靜負(fù)荷拉伸試驗(yàn)（試驗(yàn)合格）。取長度為6 m，直徑20 mm的鋼絲繩，用合金構(gòu)件將其與導(dǎo)線兩端水平固定，進(jìn)行5次2 500 N沖擊試驗(yàn)，試驗(yàn)合格，無變形。合金構(gòu)件牢固性強(qiáng)，能保證避雷線防護(hù)要求，只是成本略高。最終確定鍍鋅鐵件做為夾線器的材料。

3 新型防護(hù)工具結(jié)構(gòu)介紹

經(jīng)過統(tǒng)籌規(guī)劃，新型防護(hù)工具由夾線器、鋼絲繩、緊線器、U型環(huán)和夾線器組成［3］。

3.1 夾線器與導(dǎo)線的連接

夾線器由上夾板和下夾板組成，上夾板和下夾板的橫截面均為半圓形，兩者一側(cè)通過鉸鏈連接，兩者閉合后形成用于夾持導(dǎo)線的內(nèi)腔，在鉸鏈的相對側(cè)的上夾板和下夾板上分別設(shè)有上緊固板和下緊固板，上緊固板和下緊固板之間設(shè)有配合使用的緊固裝置。緊固裝置的下緊固板固定有螺柱，上緊固板相應(yīng)位置設(shè)置螺栓孔，方便緊固夾線器。夾線器閉合后上緊固板與下緊固板平行且間隔一定距離，方便在螺柱上掛接鋼絲繩。將夾線器打開，放在一側(cè)導(dǎo)線上，將套掛在螺柱上，閉合夾線器，使導(dǎo)線正好位于兩夾板形成的內(nèi)腔中，夾板內(nèi)側(cè)分別設(shè)有橡膠層，夾緊導(dǎo)線時可以保護(hù)導(dǎo)線不受破壞，而且增大夾線器與導(dǎo)線的摩擦力，防止夾線器滑動。在螺柱上安裝螺母將夾線器緊固，將另一側(cè)導(dǎo)線的對稱位置也安裝夾線器。如圖1所示。

圖1 夾線器

3.2 鋼絲繩與緊線器、夾線器的連接

鋼絲繩一端與夾線器連接，另一端與緊線器上的掛鉤連接，緊線器包括U形的殼體和棘輪軸，殼體上端活動連接掛軸，掛軸通過鉸軸鉸接安全鉤，兩側(cè)板對稱設(shè)有用于安裝棘輪軸的安裝孔；在兩側(cè)板外側(cè)棘輪軸一端設(shè)有棘輪，另一端設(shè)有定位銷孔并設(shè)有定位銷固定，側(cè)板上設(shè)有與棘輪嚙合的棘爪，棘爪將棘輪固定，防止其回轉(zhuǎn)；棘爪通過轉(zhuǎn)軸固定在殼體上，轉(zhuǎn)軸在兩側(cè)板之間設(shè)有扭簧；棘輪軸設(shè)有定位銷孔端設(shè)有矩形把手，用于連接扳手以便收線；棘輪軸上套裝有繞線輪，繞線輪與棘輪軸分別設(shè)有通孔以便在棘輪軸上連接鋼絲繩，鋼絲繩的自由端絞制成套。然后用扳手轉(zhuǎn)動緊線器棘輪軸將鋼絲繩收緊即可。如圖2所示。

圖2 鋼絲繩與緊線器、夾線器連接

3.3 緊線器與夾線器的連接

緊線器一端與鋼絲繩連接，一端通過U-7型U型掛環(huán)與夾線器連接，這樣整個新型防護(hù)工具連接完畢，通過收緊緊線器可以調(diào)節(jié)防護(hù)工具的長度。如圖3所示。

圖3 緊線器與夾線器的連接

4 新型防護(hù)工具的應(yīng)用效果

對濰坊供電公司利用封繩式防護(hù)工具更換避雷線工作進(jìn)行了統(tǒng)計，安裝效果對比見表3，結(jié)果顯示采用新型（封繩式）防護(hù)工具進(jìn)行避雷線更換工作后，安裝新型的防護(hù)工具所用時間為2 h，所用作業(yè)人員只需5人，生產(chǎn)效率得到大幅提高［4］。新型防護(hù)工具現(xiàn)場應(yīng)用如圖4所示。

圖4 新型防護(hù)工具現(xiàn)場應(yīng)用

表3 新型防護(hù)工具與傳統(tǒng)防護(hù)工具安裝效果對比

5 結(jié)語

新型防護(hù)工具制作簡便、操作靈活、可靠性高，能夠適應(yīng)各種地理環(huán)境，不但縮短了完成避雷線防護(hù)措施的時間，而且節(jié)省人力、物力，大大提高了更換避雷線效率，解決了以往使用腳手架防護(hù)安裝復(fù)雜、安全風(fēng)險高、占用耕地、經(jīng)濟(jì)損失大等問題。

［1］GB 50233—2005 110～500kV架空送電線路施工及驗(yàn)收規(guī)范［S］.

［2］孫成寶.送電線路［M］.北京：中國電力出版社，2008.

［3］辛洪杰.一種跨越工具：中國，ZL201120296195.0［P］.2012－03－07.

［4］Q/GDW 1799.2—2013國家電網(wǎng)公司電力安全工作規(guī)程［S］.

A New Kind of Guard Tool for Lightning Conductor Replacement

XIN Hongjie
（State Grid Weifang Power Supply Company，Weifang 261011，China）

With the advancement of modern power system，regular maintenance is becoming increasingly strenuous.In order to prevent personal casualties and equipment damages resulted from the wire break fall，a new kind of tool is developed.The tool is mainly composed of the clip wire，steel wire rope，tightener，U-shaped ring and thread clamp device.Practice shows that the tool has advantages of being flexible，simple，convenient to operate and reliable.It can not only shorten the time of protective measures of ground wire，but also save manpower and material resources.Efficiency of the replacement is improved considerably，so the tool is worthy to be promoted.

electric transmission lines；lightning conductor；guard tool

TM862

B

1007－9904（2015）02－0046－04

2014-09-05

辛洪杰（1976），男，高級技師，從事輸電線路運(yùn)行與檢修工作。