带电工具研制

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1、双分裂导线带电作业工具的研制胡军 朱海波（咸宁供电公司输电中心，湖北省咸宁市437011）摘 要：针对中相导线带电作业操作复杂、时间长的问题 。研制了一种新型带电作业工具。运用该工具可实现简化，高效的带电更换中相绝缘子串。并通过应力分析计算充足验证了该工具的可靠实用性。核心词：带电作业；工具；双分裂导线引言输电线路带电作业是一项提高电网安全可靠性的重要工作，而带电作业工器具是决定带电作业措施及工作效率的一种重要因素。现代电网常用的双分裂导线线路作业实践表白，只有进行等电位的带电作业方式才可以对绝缘子进行更换；而对于M2型、Z型等形式的杆塔，由于中相导线安全距离得不到保障，只能进行停电检修。常规

2、等电位作业的工作程序分为11步、 3个工作点，在一般状况下一项作业需耗时55分钟，操作复杂、实效低、劳动强度大、安全系数低。而间接带电作业的工作程序分为6步、3个工作点，在一般状况下一项作业耗时30分钟，所需工具少，操作简朴、劳动强度低、安全系数高。如果把本来的等电位作业方式改为间接带电作业，将使得更换双分裂单串直路绝缘子的工作程序大为简化、劳动强度大为减少，对于电网的高效、可靠、安全运营将有着非常重要的意义。本文针对220kV双分裂单串直路绝缘子的联接方式，研制出了一套新的合用于此类线路的带电工具，大大提高了带电更换双分裂导线单串直路绝缘子的安全系数和工作效率。1 课题研究内容1.1 研究方

3、向针对拟定的课题，研究方向从如下两个方面展开：一方面，研制在提高双分裂导线同步能固定三联板的卡具，实现更换双分裂导线整串绝缘子不需进行等电位作业；另一方面，研制新工具与原带电工具进行组合形成新的组合带电工具，制定间接带电作业措施，结束M2型铁塔中相不能带电更换绝缘子的历史。本课题针对常用的M2型、Z型直路杆塔建立组合带电工具的模型，由于两种塔的横担钢材的组装构造有明显的区别，故分别进行论述。本课题建立的带电工具模型分为横担金具和下部分托卡具金具两部分：对于横担部分金具，针对M2型铁塔横担吊线角钢中间的间隙，研制出垫板式丝杆横担金具；针对拉线V型铁塔横担吊线的两块角钢有紧密背靠背的特点，研制出单

4、边卡式丝杆横担金。对于下部分托卡具，由于该卡具是整套带电工具的重点，故直接关系到作业方式的变化。对线路绝缘子和双分裂导线之间的联结构造和本来的整套带电工具进行研究发现，本来的带电工具的下面是拉板钩，直接钩的是双分裂导线，在分解绝缘子和导线的联接后，中间的三角联板随之倾倒，只有在等电位电工的操作下，三角联板才干将绝缘子和双分裂导线重新联接起来。故解决问题的核心在于带电工具下部分起吊构造的研制。通过现场实际调研，课题组发现如果将起吊的吊点由导线上移到三角联板上该问题就迎刃而解。1.2 应力验算以上分析初步形成了带电工具的模型，下面进行应力验算，以拟定合理的工具尺寸。本文以湖北咸宁地区的凤塘、岳塘线

5、作为实例进行计算。这两条线路的型号为LGJQ-240，钢芯标称截面为40平方毫米，线路参数如表1所示。表1 凤塘、岳塘线线路参数符号含义参数LV最大设计垂直档距700mA计算截面277.75 mm2d外径26.66 mmq导线的单位长度质量964.3kg/km1.2.1 综合垂直荷载计算单根导线自重比载为g1(0,0)=qg/A10-3=(964.39.8/277.75)10-3=3.410-2MPa/m (1) 安规规定进行带电作业时，风力不得不小于5级，查得5级风力的风速为8.0-10.那么取最大风速v=10.7m/s,理论风压Wv=0.6128v2=70.15Pa。单根导线风压比载为g4

6、（0,10.7）=cdWvsin2/A10-3MPa/m =1.01.126.6670.151/277.7510-3 =7.410-3 MPa/m (2) 单根导线在5级风时的综合垂直比载为 g6=3.4810-2MPa/m （3）绝缘子串重量G0按14片计算，双分裂导线综合垂直荷载为G=2g6ALVG0=23.4810-2277.757004.59149.8=14162N （4） 考虑到带电工具的重量，双分裂导线综合垂直荷载取G=15000N。1.2.2 应力校验拉V型直路铁塔的吊线横担的角钢是背靠背贴在一起的，因此课题组研制出相相应单边卡具，分别有2个相似构造的单边卡；其中一种单边卡与铁塔

7、横担的组装示意图如图1所示。单边卡具在实际操作过程中的受力状况如图2所示。图1 拉V型直路铁塔单边卡具示意图 图2 拉V型直路铁塔单边卡具受力示意图列点O的力矩平衡方程：G1L1FyL2=M （5）在竖直方向上列力平衡方程：Fy= G1 = G/2 （6）由（5）（6）方程可得：M=G/2（L1-L2）=15000/2（0.105-0.075）=225Nm （7）由力矩M= FXL3得出：FX=M/L3=225/0.07=3214N （8）M2型直路铁塔的吊线横担的角钢背靠背，但是中间有60mm的间隙，因此课题组研制出相相应垫板卡具丝杆。其中一种垫板卡具丝杆与铁塔横担的组装示意图如图3所示，垫

8、板卡具丝杆在实际操作过程中的受力分析状况如图4所示。图3 M2型直路铁塔垫板卡具示意图图4 M2型直路铁塔垫板卡具受力示意图竖直方向上受力平衡方程：F1+ F2- G =0 （9）对O点力矩平衡方程：F1L- F2L=0 (10)综合（9）（10）可得： F1 = F2 = G /2=15000/2=7500N （11）1.2.3 小结通过各个带电作业工具部件受力计算，整套带电工具受力最大的部件受力7500N，生产厂家提供的机械受力参数达到19000N。整套带电工具安全系数计算：19000/7500=2.53倍，因此这套带电作业工具达到了施工规定，可以用于生产操作中。2 实际应用状况本课题将新

9、工具与原带电工具重新组合后，在双分裂单串绝缘子导线上实现了间接带电作业；解决了此前等电位作业法的工具繁重、操作复杂、劳动强度大、安全系数不高的弊病，节省了作业时间。新旧带电作业效果对例如表2所示。表2 新旧带电作业效果对比项目工具重量M2、Z型塔中相带电作业施工时间作业人员工具数量原等电位作业50KG不能55分钟7人7件现带电作业法20KG可以25分钟4人3件效益减少30KG减少30分钟减少3人减少4件为了验证本课题所研制的金具的实际使用效果，课题组在凤塘的M2型塔进行了多次实际操作实验，操作中变化了本来的作业措施，采用间接操作，操作程序由本来的11步降为6步，劳动强度大为减少；实验成果证明，

10、采用本文提出的措施，可以在220kV双分裂直路任意杆塔的任意相上进行更换绝缘子操作，且安全系数明显提高，工具实行应用后咸宁地区在双分裂导线上进行带电作业时所有改为采用间接作业方式，并将该工具推广至宜昌、武汉、黄石等供电公司输电部进行试用，反馈效果良好。3 结论本课题研制出了新的提高双分裂导线的带电作业工具，实现了在提高双分裂导线同步三联板不发生翻转。该研究成果实现了输电220kV双分裂线路由本来繁重的等电位更换绝缘子措施变为目前轻便简朴的间接作业措施，为进一步开展输电线路的带电作业、改善带电作业措施的研究作出了奉献，大大提高了电网的安全经济运营水平：安全性方面，新的带电作业工具研制成功并运营于实践中，取代了本来工作量大、劳动强度高、施工工具多以及工艺复杂的等电位操作，很大限度上提高了安全系数并减少了施工人员的劳动强度，保证了安全施工的进行；经济效益方面，此前M2塔中相需要更换绝缘子时，为保证线路设备安全稳定运营和人身安全，减少了供电可靠性，而新研制的带电作业工具可以及时带电解决线路上的任何相位上的缺陷，保证送电线路少停电多送电，带来的经济效益是不言而喻的。