新型導地線壓接平臺的研制

2022-06-06 03:31王志浩王文超趙學周朱慶鋼李英濤顧澤林

農(nóng)村電氣化 2022年5期

王志浩，王文超，趙學周，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備產(chǎn)生的擠壓力，使相互獨立的導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，還要承受由于導線自重、橫風、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)生斷線風險，一旦壓接管斷裂，導地線落地，將引發(fā)一系列嚴重的次生災害[3]。

根據(jù)DL/T 5285—2013《輸變電工程架空導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；壓接后鋁管不應有明顯彎曲，彎曲度超過2%應校正[4]。目前輸電線路施工中導地線的壓接作業(yè)主要依靠作業(yè)人員手工進行，缺少現(xiàn)場使用的專用導地線壓接工具。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 導地線壓接平臺研制

1.1 導地線壓接平臺整體設計

新型導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 新型導地線壓接平臺結(jié)構(gòu)組成

圖2 新型導地線壓接平臺結(jié)構(gòu)圖

如圖1和圖2所示，固定支架模塊將導地線的兩端支撐并緊固住，保證導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地線方向筆直平滑地傳動；位移測量模塊固定在底座上，準確測量壓接機的位移量，保證精準壓接。

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

由于導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，大幅增加設備復雜程度和重量，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 固定支架模塊設計

固定支架模塊分為支架單元和導地線固定單元。

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

圖3 液壓支架

導線固定單元作用是固定導地線，保證導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地線的接續(xù)管；二是耐張桿塔耐張絕緣子上用于連接導地線和引流線的耐張線夾和引流板。因此，固定部分應該既可以固定導線，也可以固定鋼錨環(huán)。本文將導地線固定部分和鋼錨環(huán)固定部分分開設計，將導地線固定部分作為常用狀態(tài)，當須要固定鋼錨環(huán)時，再將鋼錨環(huán)固定部分插入導地線固定部分中，實現(xiàn)功能的轉(zhuǎn)換。

導地線固定裝置設計圖和實物圖4所示。

圖4 導地線固定裝置實物圖

鋼錨環(huán)固定裝置設計圖和實物圖如圖5所示。

1.3 壓接機傳動模塊設計

壓接機傳動模塊的作用是實現(xiàn)壓接機沿導線方向的平滑移動。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

導軌單元作用是使壓接機沿著導地線直線移動，同時，設計軌道驅(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 位移測量模塊設計

壓接機相鄰兩次壓接的重疊部分稱為疊模，導地線壓接工藝規(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)壓接機的準確移動。位移測量模塊根據(jù)功能需要應包含刻度尺、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

按照設計圖對導地線壓接平臺各部件進行組裝形成實物圖，導地線壓接平臺設計圖和實物圖分別如圖10所示。

圖10 導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 導線和相應規(guī)格的壓接管，使用本文研制的新型導地線壓接平臺進行壓接測試，對壓接彎曲情況進行測量。試驗現(xiàn)場如圖11所示。

圖11 導地線壓接平臺試驗圖

試驗結(jié)果如表1所示。

表1 導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

為測試導地線壓接平臺的實際應用效果，本文將該壓接平臺應用為山東濰坊境內(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)的每相導線的耐張線夾和引流板都須要進行壓接，然后將耐張線夾和引流板用螺栓連接，才能使桿塔兩側(cè)孤立的導線連接成連續(xù)通電的輸電線路。六基耐張桿塔共須要進行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。