唐崇旺　曾文遠　汪志剛　李輝　許文韜

摘要：特高壓線路在設(shè)計之初采用了更為先進的技術(shù)與理念，線路導線、絕緣子串、金具等設(shè)備型號和組裝方式與以往不同，這些都導致現(xiàn)有工器具無法適用，制約了特高壓帶電作業(yè)的安全開展。鑒于此，開展了特高壓輸電線路耐張絕緣子更換工器具的研究。在輸電線路耐張塔的第一片絕緣子出現(xiàn)問題時，現(xiàn)有的帶電作業(yè)絕緣子更換工器具無法完成該單片絕緣子的更換，其只能更換除第一片絕緣子外的單片絕緣子?，F(xiàn)根據(jù)對±800 kV賓金、復奉、錦蘇三大直流特高壓輸電線路絕緣子型式和線路荷載的調(diào)研，設(shè)計出適用于更換±800 kV特高壓直流輸電線路耐張塔第一片（導線側(cè)或橫擔側(cè)）絕緣子的工器具，該工器具安裝方便，使用可靠，經(jīng)濟效益好。

關(guān)鍵詞：特高壓直流輸電線路;帶電作業(yè)工器具;第一片絕緣子;缺陷;更換

中圖分類號：TM75;TM84 ? ?文獻標志碼：A ? ?文章編號：1671-0797（2022）02-0024-05

DOI：10.19514/j.cnki.cn32-1628/tm.2022.02.007

0 ? ?引言

我國能源的產(chǎn)地與能源的需求地分布極不均衡，因此特高壓輸電在我國西電東送和全國聯(lián)網(wǎng)中發(fā)揮著重要作用。我公司負責運行維護湖南地區(qū)±800 kV復奉、賓金、錦蘇、祁韶等4條輸電線路日常巡視及檢修工作。特高壓輸電線路在湖南電網(wǎng)中占據(jù)著關(guān)鍵地位，其意義非常重大：一是政治線，特高壓線路是西電東送的重要走廊之一，直接關(guān)系到國家能源戰(zhàn)略布局;二是經(jīng)濟線，每年帶來近百億千瓦時清潔能源，創(chuàng)造了巨大的社會經(jīng)濟和生態(tài)環(huán)境效益。若特高壓線路出現(xiàn)故障停運導致電網(wǎng)解列，將造成大面積停電等難以承受的后果，而傳統(tǒng)停電檢修已遠遠不能滿足高標準的特高壓線路的運維要求[1-5]，因此必須以帶電作業(yè)的技術(shù)手段來保障特高壓線路安全穩(wěn)定運行和清潔能源持續(xù)供給。

特高壓線路在設(shè)計之初就采用了更為先進的技術(shù)與理念，線路導線、絕緣子串、金具等設(shè)備型號和組裝方式與以往不同[6-7]，主要表現(xiàn)在：一是耐張絕緣子串的掛線型式有三聯(lián)串或四聯(lián)串，串間距離和絕緣子型號都發(fā)生了變化，現(xiàn)有方法和工器具不再適用于耐張絕緣子的更換，所用工器具均具有異型特點，市場無成品購買;二是導線、金具等設(shè)備型號發(fā)生變化，導線截面為900 mm2和1 250 mm2，線路荷載大幅提高，需轉(zhuǎn)移荷載的作業(yè)工器具的機械強度要求也應大幅提高[8]。這些都導致現(xiàn)有工器具無法適用，制約了特高壓帶電作業(yè)的安全開展，因此亟需開展特高壓輸電線路耐張絕緣子更換裝備的研究[9]。

在輸電線路耐張塔導線側(cè)或橫擔側(cè)的第一片絕緣子出現(xiàn)問題時，現(xiàn)有的帶電作業(yè)絕緣子更換工器具無法完成該單片絕緣子的更換，其只能更換除第一片絕緣子外的單片絕緣子，所以本文的研究可以解決輸電線路耐張塔導線側(cè)或橫擔側(cè)第一片絕緣子更換的問題，該工器具安裝方便，使用可靠，經(jīng)濟效益好。

1 ? ?輸電線路耐張塔更換第一片絕緣子工器具研制的流程

本文通過調(diào)研絕緣子型式和線路荷載，確定了卡具結(jié)構(gòu)、尺寸、荷載等關(guān)鍵技術(shù)參數(shù)，并通過力學仿真進行薄弱點優(yōu)化，從而研制出了通用性強、質(zhì)量輕、荷載大的±800 kV特高壓直流輸電線路耐張塔任意單片絕緣子更換卡具[10]。研制的技術(shù)路線如圖1所示，本文的研究內(nèi)容主要包括以下幾點：

（1）現(xiàn)場調(diào)研：調(diào)研架空輸電線路結(jié)構(gòu)，對缺陷類型及具體原因進行統(tǒng)計分析;調(diào)研現(xiàn)有的耐張塔任意單片絕緣子更換技術(shù)及成套設(shè)備并進行技術(shù)研究及分析。

（2）裝備研發(fā)與關(guān)鍵技術(shù)研究：根據(jù)±800 kV特高壓直流輸電線路結(jié)構(gòu)尺寸及調(diào)研結(jié)果，進行更換卡具結(jié)構(gòu)設(shè)計。

（3）工具仿真計算及優(yōu)化：對所設(shè)計工具建立仿真計算模型，對模型施加荷載，分析工具受力情況，進而進行工具結(jié)構(gòu)優(yōu)化。

（4）裝備加工：根據(jù)優(yōu)化設(shè)計后的結(jié)構(gòu)，采用質(zhì)量輕、強度高的材料制作更換卡具。

（5）工具試驗：對所生產(chǎn)的工器具在專用試驗設(shè)備上進行電氣及力學性能試驗。

（6）工具現(xiàn)場試用：在實際線路或模擬線路上對所研制工器具進行現(xiàn)場試用，收集使用結(jié)果。

2 ? ?±800 kV特高壓直流輸電線路的通用結(jié)構(gòu)研究

本文對于以往建成的±800 kV特高壓線路的通用結(jié)構(gòu)展開了調(diào)研，對其缺陷類型及具體原因進行了統(tǒng)計分析;調(diào)研了現(xiàn)有的耐張塔任意單片絕緣子更換技術(shù)及成套設(shè)備并進行了技術(shù)研究及分析[11-13]，得知絕大多數(shù)±800 kV特高壓線路耐張塔的絕緣子串都是盤形懸式絕緣子三聯(lián)雙掛點耐張串，如圖2所示。

在±800 kV輸電線路耐張塔導線側(cè)或橫擔側(cè)的第一片絕緣子出現(xiàn)問題時，現(xiàn)有的帶電作業(yè)絕緣子更換工器具無法完成該單片絕緣子的更換，實際上第一片絕緣子目前還沒有相應的更換工器具，鑒于此，本文設(shè)計了一種工器具，用于解決輸電線路耐張塔導線側(cè)或橫擔側(cè)第一片絕緣子更換的問題。根據(jù)設(shè)計結(jié)果與現(xiàn)場實際情況，研制出了通用性強、質(zhì)量輕、荷載大的適用于更換±800 kV特高壓直流輸電線路耐張塔第一片絕緣子的工器具，并現(xiàn)場試用。

3 ? ?輸電線路耐張塔更換第一片絕緣子工器具的研制

通過調(diào)研±800 kV賓金、復奉、錦蘇三大直流特高壓輸電線路的絕緣子型式和線路荷載，確定了絕緣子卡具結(jié)構(gòu)、尺寸、荷載等關(guān)鍵技術(shù)參數(shù)。根據(jù)調(diào)研結(jié)果，設(shè)計適用于更換±800 kV特高壓直流輸電線路耐張塔第一片（導線側(cè)和橫擔側(cè)）絕緣子卡具。

3.1 ? ?橫擔側(cè)更換第一片絕緣子工器具

輸電線路耐張塔橫擔側(cè)更換第一片絕緣子工具由橫擔側(cè)的端部卡具、液壓絲桿、絕緣子閉式卡三大部件組成，端部卡具、閉式卡由鈦合金鑄造而成，端部卡具、閉式卡兩側(cè)通過液壓絲桿相連，橫擔側(cè)端部卡具可根據(jù)橫擔側(cè)聯(lián)板尺寸設(shè)計。輸電線路耐張塔橫擔側(cè)端部卡具示意圖如圖3所示，輸電線路耐張塔橫擔側(cè)更換第一片絕緣子工具示意圖如圖4所示。

如圖5、圖6所示，橫擔側(cè)端部卡具需要整體卡入聯(lián)板1處，下半部分卡入聯(lián)板上施工掛孔2處，通過螺栓固定卡具于聯(lián)板上，擰緊螺栓后左右晃動，確定卡具是否已經(jīng)與聯(lián)板緊密連接。

在第二片瓷瓶上安裝閉式卡前卡，使閉式卡前卡與瓷瓶鋼帽只能左右搖晃，不能前后活動。調(diào)節(jié)液壓絲桿，使得左右兩個絲桿長度保持一致，保證受力均勻。液壓絲桿受力后，第一片瓷瓶卸力，可更換輸電線路耐張塔橫擔側(cè)第一片絕緣子。

3.2 ? ?導線側(cè)更換第一片絕緣子工器具

輸電線路耐張塔導線側(cè)更換第一片絕緣子工具由導線側(cè)的端部卡具、液壓絲桿、絕緣子閉式卡三大部件組成，端部卡具、閉式卡由鈦合金鑄造而成，端部卡具、閉式卡兩側(cè)通過液壓絲桿相連，導線側(cè)端部卡具可根據(jù)導線側(cè)聯(lián)板尺寸設(shè)計。輸電線路耐張塔導線側(cè)端部卡具示意圖如圖7所示，輸電線路耐張塔導線側(cè)更換第一片絕緣子工具示意圖如圖8所示。

如圖9所示，將橫擔卡下半部分卡入聯(lián)板上螺栓1處，使卡具主體的掛孔卡入聯(lián)板的螺栓1下半部分，再將橫擔卡上半部分閉合，將上半部分的掛孔卡入聯(lián)板的螺栓上半部分，擰緊橫擔卡卡具上下部分的閉合螺栓，左右晃動一下，使卡具牢牢固定在聯(lián)板的螺栓上。

在第二片瓷瓶上安裝閉式卡后卡，使閉式卡后卡與瓷瓶鋼帽只能左右搖晃，不能前后活動。連接液壓絲桿，使得左右兩個絲桿長度保持一致，保證受力均勻。液壓絲桿受力后，第一片瓷瓶卸力，可更換輸電線路耐張塔導線側(cè)第一片絕緣子。

3.3 ? ?輸電線路耐張塔更換第一片絕緣子工器具受力分析

對所設(shè)計的輸電線路耐張塔更換第一片絕緣子工器具建立仿真計算模型，對模型施加荷載進行仿真，分析工具受力是否合格，并根據(jù)受力情況進行工具結(jié)構(gòu)優(yōu)化[14-16]。結(jié)果表明，輸電線路耐張塔更換第一片絕緣子工器具受力分析合格。

4 ? ?現(xiàn)場試用

在培訓現(xiàn)場對該輸電線路耐張塔更換第一片絕緣子工具進行試用，結(jié)果表明該工具受力正常，使用效果良好，安全可靠。2021年10月28日，在±800 kV賓金線對耐張塔更換第一片絕緣子工具進行現(xiàn)場試用，結(jié)果表明，該工具能很好地對該耐張塔第一片瓷瓶卸力，從而順利更換輸電線路耐張塔橫擔側(cè)和導線側(cè)第一片絕緣子。試用情況如圖10所示。

5 ? ?結(jié)語

在輸電線路耐張塔導線側(cè)或橫擔側(cè)的第一片絕緣子出現(xiàn)問題時，現(xiàn)有的帶電作業(yè)絕緣子更換工器具無法完成該單片絕緣子的更換[17-20]，其只能更換除第一片絕緣子外的單片絕緣子。對此，本文可以解決輸電線路耐張塔導線側(cè)或橫擔側(cè)第一片絕緣子的更換問題，該耐張塔更換第一片絕緣子工器具安裝方便，使用可靠，經(jīng)濟效益好，具有極高的應用價值，可在全國范圍內(nèi)普遍推廣。

該工器具可以應用于±800 kV特高壓直流輸電線路帶電作業(yè)中，工器具推廣后，產(chǎn)生了以下效益：方便帶電作業(yè)人員更換±800 kV特高壓直流輸電線路耐張塔第一片絕緣子，從而穩(wěn)定安全轉(zhuǎn)移導線荷載，降低作業(yè)人員勞動強度，簡化操作步驟，不僅可以提高檢修效率，還可以節(jié)省大量人力、物力。

[參考文獻]

[1] 馬野，陳偉俊，王志龍，等.帶電更換超、特高壓輸電線路L型絕緣子通用裝置的研發(fā)[J/OL].電瓷避雷器：1-10（2021-06-17）[2021-11-16].https：//kns.cnki.net/kcms/detail/detail.aspx？dbcode=CAPJ&dbname=

CAPJLAST&filename = DCPQ20210616000&uniplatform =

NZKPT&v=Fg5045uKR13Ml8w3v9ttVkebN9X_kapszpXdlDAPfbtED9V8e7dDcc3jHDCa8POn.

[2] 周林，楊可，伍凌云，等.高海拔地區(qū)±800 kV耐張塔附近等電位進入方法研究[J/OL].電瓷避雷器：1-13（2021-08-04）[2021-11-16].https：//kns.cnki.net/

kcms / detail / detail. aspx ？ dbcode = CAPJ&dbname =

CAPJLAST&filename = DCPQ20210729001&uniplatform = NZKPT&v = Fg5045uKR1176hB0lZAe7THwc3qNFiJhC7umm -

RsL8eImh5irwAGlptzdz0qdteQf.

[3] 普子恒，徐晨，趙偉，等.帶電更換1 000 kV耐張絕緣子時的工器具和人體電場分布研究[J].高壓電器，2021，57（5）：84-92.

[4] 周晨夢，羅日成，李穩(wěn)，等.±800 kV直流輸電線路正極性側(cè)帶電作業(yè)電位轉(zhuǎn)移放電特性研究[J].電瓷避雷器，2020，56（2）：15-19.

[5] 楊東，陳聰，陳然，等.基于全壽命周期成本輸電線路成本計算模型優(yōu)化[J].電力學報，2020，35（5）：416-423.

[6] 楊罡，孫昌雯，張娜，等.基于多尺度特征融合的輸電線路關(guān)鍵部件檢測[J].電測與儀表，2020，57（3）：54-59.

[7] 楊鑫.帶電更換懸垂絕緣子串等電位機器人研究[J].科技風，2020（26）：17.

[8] 劉繼承，向豐，閆旭東，等.一種帶電更換特、超高壓線路耐張單片絕緣子機器人[J].電工技術(shù)，2020（16）：67-69.

[9] 徐浩，王成，吳煒.三點式線路停電檢修作業(yè)平臺的研制[J].電工電氣，2020（8）：60-63.

[10] 李長武.帶電更換550 kN大噸位耐張橫擔側(cè)單片絕緣子方法研究[J].機電信息，2020（21）：15.

[11] 朱國強，星生智，雷友琦，等.帶電更換330 kV直線整串絕緣子板凳卡的研制與應用[J].青海電力，2020，39（2）：55-57.

[12] 王星超，尹洪，李榮超，等.一種自動裝夾的更換超高壓線路耐張單片絕緣子卡具[J].自動化應用，2020（6）：36-38.

[13] 陳晨，潘靈敏，宋恒東，等.500 kV緊湊型線路絕緣子串帶電更換方法探討[J].電力安全技術(shù)，2020，22（4）：54-57.

[14] 劉明亮，李博，盧建樹，等.帶電更換220 kV線路雙聯(lián)耐張單片絕緣子新方法[J].電世界，2020，61（3）：21-25.

[15] 洪行軍，陳吟，邵利平，等.更換220 kV輸電線路耐桿雙串自爆絕緣子新型工具[J].中國高新科技，2020（4）：29-30.

[16] 葉超杰，梁月計，王冠宇.相同電壓等級玻璃絕緣子更換萬能卡具的研發(fā)[J].機電信息，2020（3）：42-43.

[17] 付明，馮喜龍，張鵬睿，等.更換±800 kV耐張絕緣子串單片絕緣子工作平臺[Z].天津：國網(wǎng)天津市電力公司檢修公司，2019.

[18] 張明洲，高德雨，陳海心，等.縮短絕緣子更換時間提升線路運行可靠性[J].科技創(chuàng)新與應用，2019（31）：81-82.

[19] 周鵬，汪祝年，陳通，等.耐張絕緣子帶電更換機器人控制系統(tǒng)設(shè)計[J].科學技術(shù)創(chuàng)新，2019（30）：79-80.

[20] 連偉平.220 kV雙回線路直線塔帶電更換V型絕緣子串工器具研制[J].中國設(shè)備工程，2019（20）：120-121.

收稿日期：2021-11-17

作者簡介：唐崇旺（1993—），男，湖北人，碩士研究生，助理工程師，研究方向：輸電線路設(shè)備在線診斷。