±1 100 kV特高壓直流輸電線路鋁合金線夾聯(lián)板卡的研制

馬 志 陶留海 趙 龍 劉 琦

（國(guó)網(wǎng)河南省電力公司檢修公司，河南鄭州450000）

0 引言

昌吉—古泉±1 100 kV特高壓直流輸電線路工程是目前世界上電壓等級(jí)最高、輸送容量最大、輸送距離最遠(yuǎn)、技術(shù)水平最先進(jìn)的特高壓輸電工程。該工程是國(guó)家電網(wǎng)在特高壓輸電領(lǐng)域持續(xù)創(chuàng)新的重要里程碑，刷新了世界電網(wǎng)技術(shù)的新高度，開(kāi)啟了特高壓輸電技術(shù)發(fā)展的新紀(jì)元，對(duì)于全球能源互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展具有重大的示范作用，目前尚無(wú)帶電作業(yè)方法及工器具相關(guān)研究。

1 研究目的

鑒于特高壓在電網(wǎng)中的重要地位，一旦投入運(yùn)行很難停電進(jìn)行檢修。因此，帶電作業(yè)作為特高壓電網(wǎng)運(yùn)行檢修的重要技術(shù)手段，對(duì)確保特高壓電網(wǎng)安全、穩(wěn)定、可靠運(yùn)行具有重要意義。重點(diǎn)解決適用于實(shí)際工程的具有針對(duì)性及差異化帶電作業(yè)技術(shù)參數(shù)、工器具裝備研制、典型作業(yè)項(xiàng)目作業(yè)方式研究以及現(xiàn)場(chǎng)安全作業(yè)規(guī)程等方面問(wèn)題，最終能形成直接指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際的帶電作業(yè)方法及研制開(kāi)發(fā)大噸位帶電作業(yè)工器具，對(duì)在國(guó)網(wǎng)公司范圍內(nèi)全面推廣±1 100 kV特高壓直流輸電線路帶電作業(yè)實(shí)際應(yīng)用，保障線路安全穩(wěn)定運(yùn)行具有重要意義，具有明顯的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

2 1 100 kV直流線路懸垂絕緣子串的組裝型式

直線塔懸垂串絕緣子采用“V”型串，夾角85°（圖1），直線轉(zhuǎn)角塔采用“L”型串，夾角100°，分別為2×300 kN、2×420 kN、2×550 kN、3×420 kN、3×550 kN復(fù)合絕緣子。

圖1 直線塔懸垂絕緣子示意圖

3 ±1 100 kV特高壓直流輸電線路鋁合金線夾聯(lián)板卡創(chuàng)新點(diǎn)

±1 100 kV古泉線特高壓直流輸電線路是世界上最高電壓等級(jí)的首條直流特高壓輸電線路，目前尚無(wú)帶電作業(yè)方法及工器具相關(guān)研究，本主張主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)有：

（1）一端利用橫擔(dān)側(cè)懸垂連扳為卡具的錨固點(diǎn)，另一端利用導(dǎo)線鉤鉤住導(dǎo)線，收緊液壓絲杠后，將絕緣子的垂直荷載轉(zhuǎn)移到本裝置上，此時(shí)進(jìn)行導(dǎo)線懸垂線夾更換作業(yè)。使用本裝置后，高空帶電更換導(dǎo)線懸垂線夾的勞動(dòng)強(qiáng)度大大降低，作業(yè)時(shí)間縮短，工作效率提高。

（2）本套提線工具采用鈦合金制造，在縮減了工具自身體積的同時(shí)提高了工具的機(jī)械強(qiáng)度，減輕了工具的重量，降低了作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)，提高了工作的安全性。

（3）機(jī)械校核：本卡具用于更換直線塔懸垂線夾，安全系數(shù)2.5倍。最后對(duì)加工好的懸垂線夾更換工具進(jìn)行了動(dòng)負(fù)荷和靜負(fù)荷試驗(yàn)，結(jié)果表明工具符合DL/T 463—2006《帶電作業(yè)用絕緣子卡具》的要求。

4 卡具設(shè)計(jì)及材料選擇

4.1 設(shè)計(jì)要求

按照Q/GDW 1799.2—2013《國(guó)家電網(wǎng)公司電力安全工作規(guī)程線路部分》和DL/T 875—2004《輸電線路施工機(jī)具設(shè)計(jì)、試驗(yàn)基本要求》規(guī)定，輸電線路的設(shè)計(jì)、研制、改進(jìn)、制造必須滿足以下條件：

（1）施工機(jī)具設(shè)計(jì)應(yīng)采用標(biāo)準(zhǔn)化零部件，并應(yīng)力求結(jié)構(gòu)輕巧、拆裝方便。

（2）無(wú)明顯屈服現(xiàn)象的材料，對(duì)特殊載荷，安全系數(shù)應(yīng)不小于1.85。

（3）受壓桿件失穩(wěn)臨界載荷與最大工作荷載之比應(yīng)符合：其他金屬鍛件不小于1.5，金屬鑄件不小于4.5。

（4）磨損后不得出現(xiàn)違反國(guó)家及電力行業(yè)安全、勞保、衛(wèi)生、環(huán)保等規(guī)定以及違反國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)有關(guān)規(guī)定的情況。

4.2 材料選擇

金屬材料的力學(xué)性能是零件設(shè)計(jì)和選材時(shí)的主要依據(jù)，常用的力學(xué)性能包括強(qiáng)度、塑性、硬度、沖擊韌性、多次抗沖擊力和疲勞極限等。承力工具在選材上大體采用優(yōu)質(zhì)鋼、合金鋼和高強(qiáng)度鋁鈦合金。

通過(guò)對(duì)幾種材料的對(duì)比分析，優(yōu)質(zhì)鋼和合金鋼由于造價(jià)較低而被廣泛使用，雖然高強(qiáng)度鋁鈦合金造價(jià)較高，但出于電力行業(yè)對(duì)于安全生產(chǎn)的極高要求，以及其在強(qiáng)度、沖擊性能、整體質(zhì)量較輕巧等方面的優(yōu)勢(shì)，高強(qiáng)度鋁鈦合金為最優(yōu)選擇（圖2）。

5 耐張塔帶電作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用

2018年3月，國(guó)網(wǎng)河南省電力公司檢修公司在±1 100 kV特高壓直流線路上進(jìn)行了應(yīng)用，塔身作業(yè)人員攜帶工器具攀爬至直線塔橫擔(dān)處，等電位電工利用“吊籃法”進(jìn)入等電位，并在地面電工配合下安裝導(dǎo)線線夾更換工具。開(kāi)展了±1 100 kV直流線路帶電更換導(dǎo)線懸垂線夾檢修作業(yè)，使用新型鋁合金線夾聯(lián)板卡圓滿完成作業(yè)項(xiàng)目（圖3）。

圖2 鋁合金線夾聯(lián)板卡加工圖

圖3 鋁合金線夾聯(lián)板卡現(xiàn)場(chǎng)使用情況

6 結(jié)語(yǔ)

±1 100 kV特高壓直流輸電線路鋁合金線夾聯(lián)板卡設(shè)計(jì)理念合理，構(gòu)思新穎，實(shí)用性強(qiáng)，具有專用部件少、易組合、方便攜帶、使用簡(jiǎn)單、重量輕等優(yōu)點(diǎn)，使用安全系數(shù)高，填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)±1 100 kV特高壓直流線路帶電作業(yè)領(lǐng)域直線塔懸垂串導(dǎo)線線夾更換工器具的空白?，F(xiàn)場(chǎng)試用效果良好，對(duì)特高壓直流線路的安全可靠運(yùn)行具有非常重要的意義，具有明顯的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。