林世忠，孟 令,徐金林

安徽送變電工程公司，安徽合肥，230022

1 問(wèn)題的提出

隨著電網(wǎng)建設(shè)的發(fā)展，超高壓交直流輸電網(wǎng)密度不斷加大，運(yùn)維單位面臨的檢修作業(yè)也越來(lái)越多。由于耐張絕緣子串承受水平張力，且超高壓輸電線路絕緣子串較長(zhǎng)，因此,整串更換耐張串作業(yè)方案研究較少，也沒(méi)有適用性很強(qiáng)的作業(yè)工器具和作業(yè)方案。

更換輸電線路耐張串整串絕緣子傳統(tǒng)的方法有以下三種：(1)平衡開(kāi)斷法：采用三串或鏈條葫蘆等施工工器具進(jìn)行更換。這種方法，使用的工器具笨重，工效差，安全隱患大，不適合在停電檢修時(shí)使用。(2)托瓶架輔助更換法：作業(yè)方法與施工作業(yè)法類(lèi)似，且在打松一串絕緣子后導(dǎo)線受力大部分轉(zhuǎn)移至鏈條葫蘆，其受力很大，要求鏈條葫蘆噸位大，安全隱患大。(3)分段更換法：采用閉式卡和端部卡對(duì)絕緣子進(jìn)行分段更換。該方法使用的工器具少，作業(yè)方法簡(jiǎn)單，但由于每次只能更換2片絕緣子，因此，需進(jìn)行多次操作才能完成一串絕緣子的更換，操作人員工作量大，耗時(shí)過(guò)長(zhǎng)。

以上三種方案使用的工器具和操作方法均不相同，但各種方法都存在工器具過(guò)多、作業(yè)復(fù)雜或耗時(shí)過(guò)長(zhǎng)等原因，而在停電檢修過(guò)程中不適用。本文將介紹安徽送變電工程公司研制的更換超高壓輸電線路耐張整串的工器具以及作業(yè)流程和方案。

2 耐張絕緣子串受力計(jì)算

在研究耐張整串絕緣子更換作業(yè)方案前，首先要對(duì)線路耐張塔絕緣子串的受力情況進(jìn)行計(jì)算，再根據(jù)絕緣子串受力情況進(jìn)行更換方案的研究，為更換裝置的設(shè)計(jì)和更換方案的選擇提供依據(jù)。

線路中，根據(jù)耐張串的存在，分析耐張串的受力情況，如圖1所示，以一端懸掛點(diǎn)有耐張絕緣子串為例。A、B為不等高的兩懸掛點(diǎn)，其中懸掛點(diǎn)A連有耐張絕緣子串，AOB為架空懸線，最低點(diǎn)為O，則有關(guān)計(jì)算公式如下[1]。

圖1 懸掛點(diǎn)A聯(lián)有耐張絕緣子串

懸掛點(diǎn)A處的軸向張力。

(1)懸掛點(diǎn)A較高,此時(shí)有：

(1)

(2)懸掛點(diǎn)A較低,此時(shí)有：

(2)

式中：

H——架空導(dǎo)線的水平張力，N；

把鏡頭對(duì)準(zhǔn)基層群眾，傾聽(tīng)百姓呼聲，為民排憂解難。以街頭留言板、關(guān)鍵詞海采、典型宣傳等形式，針對(duì)群眾關(guān)注的熱點(diǎn)、難點(diǎn)，通過(guò)記者體驗(yàn)式、參與式、互動(dòng)式采訪等方式，圍繞鄂州好人、不文明交通行為、弘揚(yáng)社會(huì)主義核心價(jià)值觀等相關(guān)話題做活宣傳報(bào)道，增強(qiáng)新聞報(bào)道的多樣性、可看性。

ω——架空導(dǎo)線單位長(zhǎng)度的自重力，N/m；

ω0——耐張絕緣子串單位長(zhǎng)度的自重力，N/m；

λ——耐張絕緣子串的長(zhǎng)度，m；

l——線檔之間的檔距，m；

ψ——兩懸掛點(diǎn)高差角；

h——兩懸掛點(diǎn)高差，m；

f0——不計(jì)耐張絕緣子串影響的架空導(dǎo)線最大弧垂，m。

運(yùn)用上述方法，計(jì)算線路各耐張絕緣子串所承受的張力，為更換工器具的設(shè)計(jì)提供依據(jù)，為工器具的噸位、材質(zhì)、抗拉強(qiáng)度、連接設(shè)計(jì)等選擇提供依據(jù)。根據(jù)全線耐張串絕緣子的張力值，選擇最大張力值作為工器具設(shè)計(jì)的受力基準(zhǔn)，使得設(shè)計(jì)的工器具滿足全線路耐張絕緣子更換的需要。

3 超高壓輸電線路耐張串整串更換裝置的研制

3.1 設(shè)計(jì)原理與思路

如圖2所示：耐張串整串更換裝置主要由牽引板卡槽及配套螺釘1、前端翼形卡主體2、后端翼形卡主體7、高強(qiáng)度鋁合金拉板4、托瓶架、卡具絲杠3、托瓶架連接孔及高強(qiáng)度螺栓8、螺釘9、墊片10組成。此卡具分前后兩卡組合使用，前卡卡在耐張金具串牽引板上，后卡掛在耐張平行掛板金具上，兩卡之間通過(guò)高強(qiáng)度鋁合金拉板連接?？ň咴O(shè)有托瓶架連接孔，后卡上裝設(shè)省力絲杠桿，用來(lái)收緊導(dǎo)線，高強(qiáng)度鋁合金拉板上帶有調(diào)節(jié)孔，根據(jù)絕緣子串長(zhǎng)度，用銷(xiāo)釘來(lái)調(diào)整鋁合金拉板長(zhǎng)度。

圖2 耐張整串更換裝置結(jié)構(gòu)連接圖

圖3 前端翼形卡組裝圖

3.2 材質(zhì)選擇

對(duì)高強(qiáng)度鑄鐵、錳鋼、鈦合金、航空用鋁合金鍛件等材料的機(jī)械性能、電氣性能、綜合性能進(jìn)行對(duì)比與分析，結(jié)果如下：

(1)鑄鐵[2]承受壓縮的能力遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于承受拉伸的能力，密度大(約7.9×103kg/m3)，抗壓強(qiáng)度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)抗拉強(qiáng)度，屬于典型的脆性金屬材料。

(2)錳鋼[2]被列為機(jī)械制造業(yè)最為重要的金屬材料,因?yàn)樗哂袠O好的鑄造性能和良好的機(jī)械性能,密度大(約7.9×103kg/m3)，但抗腐蝕性能一般。

(3)鈦合金[3]密度小(約4.51×103kg/m3)，具有優(yōu)越的機(jī)械性能和抗腐蝕性能、加工性能和焊接性能，是具有廣泛用途的耐綜合性腐蝕性能較好的合金，但價(jià)格昂貴，造價(jià)過(guò)高。

(4)航空用鋁合金[3]是一種通過(guò)適當(dāng)?shù)臒崽幚砉に?，可在大范圍?nèi)調(diào)整機(jī)械性能、組織氣密性和鑄造工藝性，性能優(yōu)良的熱處理型鑄造鋁合金。鑄件有較高的強(qiáng)度、抗腐蝕性能和耐疲勞性能，能承受較大的動(dòng)、靜態(tài)載荷及抗剪載荷，且密度小(約2.7×103kg/m3)。

綜上所述，航空用鋁合金鍛件的綜合性能明顯優(yōu)于其他材料，可以作為耐張四聯(lián)串整體更換裝置的制造材料。

3.3 翼型卡設(shè)計(jì)

前端翼形卡具(圖3)、后端翼形卡具(圖4)的組合設(shè)計(jì)。前、后端翼形卡具分別卡在導(dǎo)線耐張金具牽引板和平行掛板金具上，兩卡之間通過(guò)特制高強(qiáng)度鋁合金拉板連接；卡具裝有托瓶架連接孔，后卡上還裝有省力絲杠，用來(lái)收緊導(dǎo)線。

圖4 后端翼形卡組裝圖

3.4 高強(qiáng)度鋁合金拉板設(shè)計(jì)

設(shè)計(jì)了高強(qiáng)度鋁合金拉板通過(guò)高強(qiáng)度銷(xiāo)釘連接，其調(diào)節(jié)長(zhǎng)度范圍為0～2 m。其特點(diǎn)在于：具有很強(qiáng)的抗拉、抗彎性能，并能通過(guò)中間調(diào)節(jié)孔調(diào)節(jié)拉板長(zhǎng)度，以滿足更換不同長(zhǎng)度耐張絕緣子串的需要。

3.5 托瓶架的配合使用

當(dāng)絕緣子為瓷質(zhì)或玻璃絕緣子時(shí)，由于絕緣子串自身具有一定的重力，在絕緣子串具有一定長(zhǎng)度后就具有柔性懸垂鏈特性，因此，在絕緣子串進(jìn)行摘除作業(yè)過(guò)程中，松弛絕緣子會(huì)因?yàn)樽陨碇亓κ沟媒^緣子串發(fā)生橫向擠壓，可能產(chǎn)生絕緣子斷裂或自爆等嚴(yán)重后果，對(duì)電網(wǎng)設(shè)備和作業(yè)人員的安全構(gòu)成威脅。為此，在更換此類(lèi)絕緣子串時(shí)，對(duì)耐張絕緣子串安裝托瓶架，承托松下的耐張絕緣子串。托瓶架通過(guò)端頭的高輕度銷(xiāo)釘連接在翼型卡上。

4 超高壓輸電線路更換耐張整串作業(yè)要點(diǎn)及流程

4.1 作業(yè)要點(diǎn)

利用該裝置進(jìn)行耐張串整串更換作業(yè)的要點(diǎn)為：布置好作業(yè)前地面工器具，根據(jù)耐張串長(zhǎng)度調(diào)整鋁合金拉板、吊繩、滑車(chē)等輔助工器具就位；更換裝置就位；調(diào)整、收緊絲杠；摘除絕緣子；下放、更換絕緣子，提升新的絕緣子串；絕緣子串就位，拆除工器具，工作結(jié)束。

4.2 作業(yè)流程

作業(yè)流程參照?qǐng)D5。

5 實(shí)際應(yīng)用與效果

安徽送變電工程公司經(jīng)過(guò)論證與試驗(yàn)，完成了超高壓輸電線路耐張整串絕緣子更換裝置的研制，進(jìn)行了作業(yè)方案的評(píng)審，并于2009年3月在500 kV龍政直流輸電線路成功應(yīng)用，完成耐張串合成絕緣子更換工作。在本次更換作業(yè)中，塔上高空人員僅需4人，作業(yè)時(shí)間為1.5小時(shí)。

圖5 作業(yè)流程圖

該更換裝置的成功應(yīng)用，極大地提高了檢修的安全性及工作效率，將有效減少輸電線路停電，從而創(chuàng)造巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。通過(guò)本項(xiàng)目的研究，也使得本公司在超高壓輸電線路耐張串檢修領(lǐng)域邁出了新的一步。

6 推廣應(yīng)用前景及建議

超高壓輸電線路耐張整串更換裝置的成功研制與推廣運(yùn)用，為其他絕緣子串型整串更換作業(yè)研究提供了借鑒，也可為750 kV、800 kV及1 000 kV特高壓輸電線路新型檢修工器具的研制工作創(chuàng)新，提供新的思路。

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