斜拉法帶電更換500kV“V”型絕緣子串作業(yè)方法研究及工具研制

邱中華++楊暘

摘 要：為保證500kV電網(wǎng)的安全穩(wěn)定經(jīng)濟(jì)運行，本文開展了500kV“V”型絕緣子串帶電更換方法研究及工具研制。明確了500kV“V”型絕緣子串帶電更換技術(shù)難點，提出了斜拉法帶電更換500kV“V”型絕緣子串作業(yè)方法，在此基礎(chǔ)上設(shè)計并研制了荷載轉(zhuǎn)移裝置。對某500kV直線“V”型絕緣子串實施了實際帶電更換并進(jìn)行了效益評估。試驗及評估結(jié)果表明，本文所提500kV“V”型絕緣子串帶電更換方法及所研制工具安全經(jīng)濟(jì)有效，可為500kV“V”型絕緣子串帶電更換及保障電網(wǎng)安全經(jīng)濟(jì)運行提供技術(shù)支撐。

關(guān)鍵詞：500kV“V”型絕緣子串 斜拉法 帶電作業(yè)

中圖分類號：TM726 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-098X（2017）09（c）-0062-03

四川電網(wǎng)具有超高壓交直流混連、超高壓和特高壓并聯(lián)運行的特點，同時又是連接西北電網(wǎng)和華中電網(wǎng)的電力樞紐、“西電東送”戰(zhàn)略重要的水電輸出地，加之四川獨特的地理環(huán)境，地跨二三級地形臺階，自然災(zāi)害頻發(fā)。因此，國網(wǎng)四川省電力公司具有超特高壓電網(wǎng)運維技術(shù)水平要求高、電網(wǎng)運維難度大的特點，同時，全局戰(zhàn)略和經(jīng)濟(jì)社會效益又是十分巨大。為了提高電網(wǎng)供電安全性、可靠性及經(jīng)濟(jì)性，超特高壓帶電作業(yè)成為了保證電網(wǎng)安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)運行的有效手段。

500kV直線V型絕緣子串是輸電線路的關(guān)鍵設(shè)備，是電網(wǎng)安全運行的重要保障。實現(xiàn)500kV直線V型絕緣子串帶電更換有利于電網(wǎng)持續(xù)穩(wěn)定經(jīng)濟(jì)運行。500kV直線V型絕緣子串屬于超高壓輸電線路常見塔型，其結(jié)構(gòu)特點是桿塔塔艙空間有限，同時由于地理環(huán)境、運維技術(shù)等存在特殊要求使得線路連接金具形式各異，導(dǎo)致開展直線V型絕緣子串帶電作業(yè)面臨一些特殊問題：桿塔艙內(nèi)空氣間隙有限，進(jìn)電場組合間隙難以滿足要求；金具連接方式各異，特別是聯(lián)板結(jié)構(gòu)形式差異導(dǎo)致檢修工具難以通用。因此，亟需開展500kV直線V型絕緣子串帶電作業(yè)方法研究及工器具研制工作，并使帶電作業(yè)人員具備500kV直線V型絕緣子串帶電作業(yè)的能力，保障超特高壓骨干網(wǎng)架的安全穩(wěn)定經(jīng)濟(jì)運行。

針對以上問題，本文開展了500kV“V”型絕緣子串帶電更換方法研究及工具研制，并進(jìn)行了試驗驗證及效益評估。

1 500kV“V”型絕緣子串帶電更換技術(shù)原理

1.1 技術(shù)方法及原理

帶電作業(yè)更換絕緣子工作主要是要解決絕緣子串荷載轉(zhuǎn)移的問題，該項設(shè)計為了保證荷載轉(zhuǎn)移過程中，V型絕緣子串受力情況維持原樣，且不受線路轉(zhuǎn)角引起的不平衡力影響，創(chuàng)新性的采用了斜拉法帶電更換500kV直線V型串絕緣子，采用對稱的兩個拉棒連接兩端卡具或牢固構(gòu)件達(dá)到轉(zhuǎn)移荷載的目的，同時也避免了由于采用常用的垂直提升法帶電更換500kV直線V型串絕緣子可能造成的空氣間隙不足產(chǎn)生放電（見圖1）。

1.2 技術(shù)優(yōu)點與難點

該設(shè)計主要優(yōu)點如下。

（1）荷載轉(zhuǎn)移拉棒受力性好，采用雙拉棒收緊，受力均勻。

（2）帶電端采用卡具連接使得整套設(shè)備穩(wěn)定性較好。

（3）因沿原絕緣子串受力方向進(jìn)行荷載轉(zhuǎn)移，避免了V型串小轉(zhuǎn)角產(chǎn)生的不平衡力影響。

該技術(shù)的難點在于絕緣拉棒兩端連接的問題，其中導(dǎo)線端卡具的設(shè)計又是該項設(shè)計中最重要的一個環(huán)節(jié)，因此前端卡具的發(fā)明設(shè)計成為了此次技術(shù)創(chuàng)新的關(guān)鍵點。

2 500kV“V”型絕緣子串帶電更換技術(shù)設(shè)計

針對荷載轉(zhuǎn)移裝置的主體設(shè)計思路是V型絕緣子單邊串帶電端采用卡具固定聯(lián)板上，接地端采用高強度絕緣繩套固定在塔材上，中間采用絕緣拉棒連接，緊線絲杠布置在導(dǎo)線端卡具內(nèi)。

2.1 進(jìn)電場方式設(shè)計

針對帶電作業(yè)工作實際問題，設(shè)計了導(dǎo)線擺渡法，在遠(yuǎn)離塔身處進(jìn)行等電位，增加了等電位人員進(jìn)電場的組合間隙，解決了空間空氣間隙有限、進(jìn)電場組合間隙難以滿足要求的問題。

進(jìn)電場步驟：采用在導(dǎo)線上懸掛作業(yè)飛車，作業(yè)飛車連接絕緣軟梯，作業(yè)人員在桿塔井口作業(yè)平臺處，乘坐絕緣軟梯，通過連接的作業(yè)飛車滑離桿塔塔身一定距離后，作業(yè)人員攀爬軟梯進(jìn)入導(dǎo)線，走線回至絕緣子串處，完成帶電作業(yè)進(jìn)電場作業(yè)。

2.2 前端卡荷載設(shè)計

在設(shè)計工器具許用荷載設(shè)計時，應(yīng)結(jié)合現(xiàn)場實際情況，因此，以500kV蜀山二線147#帶電作業(yè)為例，進(jìn)行典型設(shè)計校核后，再對主要技術(shù)參數(shù)進(jìn)行極限條件下調(diào)整后進(jìn)行再設(shè)計校核，充分考慮設(shè)計的工器具的安全性和適用性。

該桿塔塔型為ZMJA51，導(dǎo)線型號為LGJ-500/45，串型為V型，水平檔距為454.5m，垂直檔距為429m。

根據(jù)《帶電作業(yè)技術(shù)規(guī)定》《架空輸電線路設(shè)計》關(guān)于直線絕緣子串荷重計算和導(dǎo)線荷載計算的規(guī)定，直線絕緣子串主要受到導(dǎo)線的垂直荷載和水平風(fēng)壓比載，因此，直線絕緣子串上的荷重G為直線絕緣子串水平荷載P與垂直荷載Q的矢量和。計算公式如下：

由于G為理論核算值，為了確保帶電作業(yè)安全，選取工器具的荷載要滿足以下要求：工器具的許用荷載，應(yīng)大于計算絕緣子串荷重乘以1.2倍安全系數(shù)。

對上述公式進(jìn)行計算編程，程序界面如圖2所示。

可以看出，絕緣子串所受荷重為2.86T，絕緣子串夾角為90°，因此單串所受荷重為2.0T。

由于絕緣子串荷載主要受導(dǎo)線型號、垂直檔距、水平檔距等參數(shù)影響，根據(jù)極限條件下進(jìn)行設(shè)計，500kV輸電線路導(dǎo)線型號為LGJ-500/45，垂直檔距調(diào)整至1500m，水平檔距調(diào)整至1000m時，單串絕緣子所受荷重為7T。

根據(jù)對工器具制造工藝的了解后，因此，將前端卡的設(shè)計許用荷載確定為8T。

2.3 前端卡形式設(shè)計

針對500kV輸電線路V型串結(jié)構(gòu)特點，充分利用聯(lián)板結(jié)構(gòu)特點，進(jìn)行前端卡的形式設(shè)計（見圖3）。endprint

形式設(shè)計主要技術(shù)思路及特點如下。

（1）考慮到與絕緣子串處彎頭掛板的可靠接觸，該處考慮了一個凹槽設(shè)計，如圖4中1。

（2）考慮到受力均勻，在卡具四周分布螺栓連接，且后端采用了支架進(jìn)一步增大卡具的受力穩(wěn)定性，如圖4中2。

（3）考慮到絕緣子串兩側(cè)安裝拉棒，在卡具兩端有對稱分布長度適宜的卡具“耳朵”。

（4）考慮到卡具連接絲杠和拉棒，設(shè)計了一個圓筒形狀布置絲杠，且有穩(wěn)固絲杠的卡環(huán)。

（5）設(shè)計了單頭絲杠進(jìn)一步減少了絲杠占據(jù)的空氣間隙，增大了作業(yè)的安全性。

（6）考慮到卡具安裝的穩(wěn)固性，在尾端增加了加固的金屬尾翼，如圖4中3。

2.4 緊線絲杠位置及后端連接形式設(shè)計

緊線絲杠通常采用單頭絲杠或者雙頭絲杠，由于雙頭絲杠的設(shè)計多數(shù)情況下會短接內(nèi)部空氣間隙，所以采用了單頭絲杠的設(shè)計。

為了減輕等電位作業(yè)人員的勞動強度，一般將緊線絲杠布置在接地端，由塔上電工完成絲杠收緊工作。但是，由于V型串絕緣子接地端金具連接方式差異較大，為了盡量做到工器具的通用性，放棄了在接地端布置絲杠的想法，采用了接地端由通用性和適用性更好的高強度絕緣繩連接，把緊線絲杠布置在帶電端。

3 試驗驗證及效益評估

3.1 試驗驗證

2013年10月，針對500kV蜀山一線147#中相V串絕緣子自爆缺陷，四川電力檢修公司帶電作業(yè)團(tuán)隊首次實施了帶電更換500kV直線V串絕緣子工作，該團(tuán)隊具備了V型絕緣子串更換的能力，填補了國網(wǎng)四川公司500kV直線V串絕緣子斜拉法帶電作業(yè)的技術(shù)空白（見圖5）。

3.2 效益評估

2014年7月，500kV蜀山二線73#出現(xiàn)中相自爆3片絕緣子的設(shè)備缺陷，根據(jù)缺陷判定標(biāo)準(zhǔn)，該缺陷屬于嚴(yán)重缺陷，需要緊急處理。如果團(tuán)隊不具備帶電作業(yè)能力而采用停電方式更換將導(dǎo)致成都地區(qū)夏季部分地區(qū)拉閘限電，經(jīng)濟(jì)和社會效益損失巨大。該次作業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益對照表見表1。

4 結(jié)語

該種作業(yè)方法針對于傳統(tǒng)的500kV“V”型絕緣子垂直提升法存在的安全風(fēng)險高的問題，進(jìn)行了專業(yè)的技術(shù)攻關(guān)，研發(fā)了一種新型作業(yè)方式，針對性地提出了進(jìn)出電場的作業(yè)方法、研制了新型的作業(yè)工器具，對500kV“V”型絕緣子帶電更換安全提升有極大的促進(jìn)作用。

參考文獻(xiàn)

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