新型導(dǎo)地線壓接平臺的研制

王志浩，王文超，趙學(xué)周，朱慶鋼，李英濤，梁 剛，顧澤林

（國網(wǎng)山東省電力公司濰坊供電公司，山東 濰坊 261021）

壓接是通過專用的壓接工具或設(shè)備產(chǎn)生的擠壓力，使相互獨立的導(dǎo)體形成永久性連接的一種工藝，通過壓接管和壓接金具，使得一根根相互分離的導(dǎo)地線連接起來，從而形成連接兩地、綿延數(shù)千公里的輸電線路[1]。在輸電線路運行過程中，壓接管不僅要通過電流，還要承受由于導(dǎo)線自重、橫風(fēng)、冰雪等產(chǎn)生的拉力[2]。因此壓接管是輸電線路結(jié)構(gòu)中極其重要的一環(huán)，但也是非常容易發(fā)生缺陷和故障的環(huán)節(jié)。如果壓接質(zhì)量不合格，會導(dǎo)致電流通過時壓接管持續(xù)發(fā)熱，對輸電線路的供電質(zhì)量和供電連續(xù)性造成不利影響。同時壓接管發(fā)熱也會降低接頭的機械強度，產(chǎn)生斷線風(fēng)險，一旦壓接管斷裂，導(dǎo)地線落地，將引發(fā)一系列嚴(yán)重的次生災(zāi)害[3]。

根據(jù)DL/T 5285—2013《輸變電工程架空導(dǎo)線及地線液壓壓接工藝規(guī)程》規(guī)定：壓接過程中鋁管相鄰兩個壓模間重疊壓接不小于5 mm；壓接后鋁管不應(yīng)有明顯彎曲，彎曲度超過2%應(yīng)校正[4]。目前輸電線路施工中導(dǎo)地線的壓接作業(yè)主要依靠作業(yè)人員手工進(jìn)行，缺少現(xiàn)場使用的專用導(dǎo)地線壓接工具。而傳統(tǒng)壓接方式在壓接過程中，壓接管在壓接機內(nèi)的水平位移和固定僅僅依靠作業(yè)人員徒手進(jìn)行，容易產(chǎn)生壓接管轉(zhuǎn)動和前后傾斜的情況。并且壓接時相鄰兩個壓模間重疊壓接的長度僅僅依靠作業(yè)人員進(jìn)行判斷，每次壓接時重疊長度難于統(tǒng)一，誤差較大[5]。

為解決現(xiàn)階段壓接過程中質(zhì)量參差不齊的現(xiàn)狀，本文提出了一種新型導(dǎo)地線壓接平臺，該平臺在提高壓接質(zhì)量的同時提高了壓接工作效率，并讓高空作業(yè)人員作業(yè)更省力，降低了高空作業(yè)的勞動強度，對提高電網(wǎng)企業(yè)的經(jīng)濟效益有重要意義。

1 導(dǎo)地線壓接平臺研制

1.1 導(dǎo)地線壓接平臺整體設(shè)計

新型導(dǎo)地線壓接平臺主要包括固定支架模塊、壓接機傳動模塊和位移測量模塊3 部分。新型導(dǎo)地線壓接平臺各部分組成和結(jié)構(gòu)圖分別如圖1、圖2所示。

圖1 新型導(dǎo)地線壓接平臺結(jié)構(gòu)組成

圖2 新型導(dǎo)地線壓接平臺結(jié)構(gòu)圖

如圖1和圖2所示，固定支架模塊將導(dǎo)地線的兩端支撐并緊固住，保證導(dǎo)地線在壓接過程中以及壓接機移動過程中均處于固定平直狀態(tài)；壓接機傳動模塊保證壓接過程中壓接機沿導(dǎo)地線方向筆直平滑地傳動；位移測量模塊固定在底座上，準(zhǔn)確測量壓接機的位移量，保證精準(zhǔn)壓接。

新型導(dǎo)地線壓接平臺在工作時，兩端支撐固定導(dǎo)地線，中間壓接機根據(jù)測得的位移量通過傳動軌道對導(dǎo)地線進(jìn)行精準(zhǔn)壓接。

由于導(dǎo)地線壓接施工一般為野外作業(yè)和高空作業(yè)，電動驅(qū)動會增加驅(qū)動電機和電源等部分，大幅增加設(shè)備復(fù)雜程度和重量，增加維修成本和操作的時間成本，所以本裝置主要通過機械操作。

1.2 固定支架模塊設(shè)計

固定支架模塊分為支架單元和導(dǎo)地線固定單元。

支架單元采用可伸縮結(jié)構(gòu)，在具備支撐導(dǎo)地線功能的同時，還具備升降功能，原因是壓接機對導(dǎo)地線壓接時，下模具會在壓力作用下上升，同時帶動壓接管和導(dǎo)地線抬升。此時若支架部分固定不動，則導(dǎo)地線在壓接瞬間會出現(xiàn)高度差，也就是導(dǎo)地線不再是平直的，這樣導(dǎo)致壓接管彎曲；若支撐部分具有一定的升降功能，在壓接時下模具帶動壓接管和導(dǎo)地線抬升時，壓接機兩端導(dǎo)地線也能隨之抬升，就能避免壓接管彎曲的情況。液壓支架設(shè)計圖與實物圖如圖3所示。

圖3 液壓支架

導(dǎo)線固定單元作用是固定導(dǎo)地線，保證導(dǎo)地線在壓接時處于平直的直線狀態(tài)，不發(fā)生轉(zhuǎn)動和偏移。在輸電線路中，壓接管主要分為2種，一是兩基桿塔檔距內(nèi)用于連接相互獨立的兩根導(dǎo)地線的接續(xù)管；二是耐張桿塔耐張絕緣子上用于連接導(dǎo)地線和引流線的耐張線夾和引流板。因此，固定部分應(yīng)該既可以固定導(dǎo)線，也可以固定鋼錨環(huán)。本文將導(dǎo)地線固定部分和鋼錨環(huán)固定部分分開設(shè)計，將導(dǎo)地線固定部分作為常用狀態(tài)，當(dāng)須要固定鋼錨環(huán)時，再將鋼錨環(huán)固定部分插入導(dǎo)地線固定部分中，實現(xiàn)功能的轉(zhuǎn)換。

導(dǎo)地線固定裝置設(shè)計圖和實物圖4所示。

圖4 導(dǎo)地線固定裝置實物圖

鋼錨環(huán)固定裝置設(shè)計圖和實物圖如圖5所示。

1.3 壓接機傳動模塊設(shè)計

壓接機傳動模塊的作用是實現(xiàn)壓接機沿導(dǎo)線方向的平滑移動。根據(jù)功能需求，本文將壓接機傳動模塊分為壓接機傳動連接單元、導(dǎo)軌單元。

壓接機傳動連接單元將液壓型壓接機與傳動的相關(guān)軌道連接從而實現(xiàn)壓接機的移動。為提高日常使用的可靠性和穩(wěn)定性，壓接機傳動連接單元采用將壓接機與連接體焊接的連接方式，從而實現(xiàn)壓接機沿軌道的移動。壓接機焊接示意圖如圖6所示。

圖6 壓接機焊接示意圖

導(dǎo)軌單元作用是使壓接機沿著導(dǎo)地線直線移動，同時，設(shè)計軌道驅(qū)動搖輪與壓接機傳動模塊連接，實現(xiàn)壓接機的驅(qū)動操作。軌道驅(qū)動搖輪如圖7所示。

圖7 軌道驅(qū)動搖輪

1.4 位移測量模塊設(shè)計

壓接機相鄰兩次壓接的重疊部分稱為疊模，導(dǎo)地線壓接工藝規(guī)程中對疊模長度有明確要求，疊模過長或過短都會影響壓接管的彎曲度，本文通過使用高精度位移測量模塊實現(xiàn)壓接機的準(zhǔn)確移動。位移測量模塊根據(jù)功能需要應(yīng)包含刻度尺、傳感器、數(shù)顯裝置，為了與壓接機傳動部分配合，將刻度刻在平臺底座上代替刻度尺。

傳感器由動尺和定尺組成，如圖8所示。

圖8 位移測量傳感器

位移測量傳感器由定尺與動尺上的發(fā)射極和接收機組成，通過位移與相位的關(guān)系可得到壓接機的位移量[6]，壓接機工作時單位時間T內(nèi)的位移變化量如圖9所示。

圖9 壓接機單位時間位移變化量

設(shè)兩開孔中心軸線之間的間距為T，電極的數(shù)目為2N（N=1,2,3…），兩尺的相對位移為x，當(dāng)發(fā)射極板用初相位各差1/4周期的正弦波驅(qū)動時，便可得到定尺上接收極信號。

1.5 整體組裝

按照設(shè)計圖對導(dǎo)地線壓接平臺各部件進(jìn)行組裝形成實物圖，導(dǎo)地線壓接平臺設(shè)計圖和實物圖分別如圖10所示。

圖10 導(dǎo)地線壓接平臺實物圖

2 試驗驗證

2.1 室內(nèi)試驗驗證

本文選擇LGJ-400 導(dǎo)線和相應(yīng)規(guī)格的壓接管，使用本文研制的新型導(dǎo)地線壓接平臺進(jìn)行壓接測試，對壓接彎曲情況進(jìn)行測量。試驗現(xiàn)場如圖11所示。

圖11 導(dǎo)地線壓接平臺試驗圖

試驗結(jié)果如表1所示。

表1 導(dǎo)地線壓接平臺試驗室內(nèi)試驗結(jié)果

2.2 現(xiàn)場試驗驗證

為測試導(dǎo)地線壓接平臺的實際應(yīng)用效果，本文將該壓接平臺應(yīng)用為山東濰坊境內(nèi)220 kV 坊福線017#、036#、052#和 220 kV 濰鐵線 037#、063#、069#（均為耐張塔）施工改造現(xiàn)場中。每一基桿塔兩側(cè)的每相導(dǎo)線的耐張線夾和引流板都須要進(jìn)行壓接，然后將耐張線夾和引流板用螺栓連接，才能使桿塔兩側(cè)孤立的導(dǎo)線連接成連續(xù)通電的輸電線路。六基耐張桿塔共須要進(jìn)行36次耐張線夾壓接和36次引流板壓接。在6 基桿塔的耐張線夾和引流板全部壓接完畢后，小組成員在每基塔上隨機選擇耐張線夾和引流板各三處進(jìn)行壓接效果統(tǒng)計，統(tǒng)計結(jié)果如表2、表3、表4、表5所示。

表2 220 kV坊福線耐張線夾壓接彎曲度統(tǒng)計表

表3 220 kV濰鐵線耐張線夾壓接彎曲度統(tǒng)計表

表4 220 kV坊福線引流板壓接彎曲度統(tǒng)計

將220 kV坊福線、220 kV濰鐵線耐張線夾壓接彎曲度繪制成折線圖如圖12所示。

圖12 220 kV坊福線、220 kV濰鐵線耐張線夾壓接彎曲度折線圖

將220 kV坊福線、220 kV濰鐵線引流板壓接彎曲度繪制成折線圖如圖13所示。

圖13 220 kV坊福線、220 kV濰鐵線引流板壓接彎曲度折線圖

由實驗結(jié)果可知，本導(dǎo)地線壓接平臺可適用于LGJ-400/35、LGJ-300耐張線夾及引流板的壓接作業(yè)中，并且壓接彎曲度小于2%，符合預(yù)期。

3 結(jié)束語

本文提出了一種通用型導(dǎo)地線壓接平臺，導(dǎo)地線壓接平臺后，工作效率提高的同時還大大提高了導(dǎo)線壓接的質(zhì)量，避免了壓接彎曲度不達(dá)標(biāo)，重新壓接的環(huán)節(jié)。

該導(dǎo)地線壓接平臺的使用讓高空作業(yè)人員作業(yè)更省力，大大降低了高空作業(yè)的勞動強度。作業(yè)人員可以將更多的精力放到安全保障工作中，減小了高空墜落的概率，從而有助于現(xiàn)場安全的把控。