刘 勇，孔耕牛，陆桂来，王 鹏，郑朝良

(1.国网安徽省电力有限公司，安徽 合肥 230022)(2.南京电力金具设计研究院有限公司，江苏 南京 211500)

随着特高压线路建设速度的加快，经常出现新建线路与已投入运行的带电线路近距离平行走线的现象。由于带电线路会产生电场和磁场，导致新建线路在导线展放过程中出现感应电压、电流，发生感应电触电事故，危害非常巨大，因此消除导线展放过程中产生的感应电流[1-3]，对确保架线施工安全意义重大。

采用导线放线滑车接地是一个有效的应对措施[4-5]，但由于目前使用的导线放线滑车的滑轮全都是尼龙制成的，不具备导电功能，因此需要研制一种新的尼龙滑轮，使其具有良好的导电性能，可以有效避免施工人员在操作放线机具和导线展放及安装作业时发生触电事故[6]，确保架线施工安全。

1 接地放线滑车应用现状

目前，国内的接地放线滑车大致分为两种，一是在铝合金轮槽中挂导电胶，二是在尼龙滑车的一侧加装一组辅助导电装置[7-8]。由于铝合金轮的质量较大，不便于施工，而尼龙轮比较轻，因此通常使用的是第二种接地放线滑车。常用的接地放线滑车有两种，一是下托式曲轴滚轮接地放线滑车，如图1(a)所示，二是上压式接地放线滑车，如图1(b)所示。

采用辅助导电装置的接地放线滑车其本身不具备导电性能，为了提高接地安全性、减少中间环节、缩短施工时间，有必要研制一种自身具有导电性能的新型接地放线滑车，其重点是让尼龙滑轮具备导电功能。

图1 放线滑车

2 接地放线滑车研究

2.1 滑车和滑轮的基本参数

2.1.1滑车和滑轮的额定载荷和尺寸参数

放线滑车的安全系数应满足电力行业标准DL/T 875—2016《架空输电线路施工机具基本技术要求》的要求，不小于3[9]；滑轮的额定载荷和尺寸参数应符合标准DL/T 371—2019《架空输电线路放线滑车》的要求[10]。滑车和滑轮的载荷与尺寸参数见表1。

表1 滑车和滑轮的载荷与尺寸参数

2.1.2滑车电阻基本要求

一般线路杆塔设计时，根据土壤电阻率不同，对杆塔接地电阻的要求也不同，但最大接地电阻不得大于30 Ω。设计接地滑车时，可参照杆塔接地电阻，小于30 Ω即可。

2.1.3通过滑车的感应电流

通过滑车的感应电流大小与平行线路间距和平行线路运行的电压、电流大小有关，考虑到接地滑车的适应性，按目前的最高电压取值。

华北电力大学在开展±1 100 kV特高压平行线路接地性能研究时，通过现场测量和建模计算出±1 100 kV吉泉线临近的双回交流输电线路的输送容量为5 600 MW，边线距离为28 m，放线段为8 km，间距为1 km接地时有9个接地点，感应电流最大为46.2 A；间距为500 m接地时有17个接地点，感应电流最大为34.2 A。

感应电流随着接地点数目的增多而减小，且感应电流最大值出现在放线段两端，即电流最大值会出现在牵引场和张力场中。当接地点间距为500 m时，接地点数量和一般放线悬挂滑车数量基本相同，感应电流最大值为34.2 A。综合考虑，接地滑车所允许通过的最大电流值取46.2 A。

2.2 设计方案

本文研究一种新型接地放线滑车，既要满足滑车、滑轮标准设定的技术参数要求，还要满足滑车、滑轮的机械性能和电气性能要求。常规的放线滑车主要由金属框架、轴、轴承、中轮、导线轮等组成，其中中轮和导线轮一般采用MC尼龙，MC尼龙是一种绝缘材料，故中轮和导线轮不具有导电性能。其他零部件均为金属件，具有导电性能。因此新型接地放线滑车的研究方向是改进导线轮和中轮，如何使导线轮具备导电性能是研究的重点。

考虑到中轮在放线过程中需要通过钢丝绳，因此中轮采用钢轮，而钢轮本身就具备导电性能。导线轮采用尼龙滑轮，通过改进尼龙滑轮结构，使尼龙滑轮具备导电性能。尼龙滑轮材质为MC尼龙，采用离心浇铸方式制作。镶嵌浇铸是将各种非塑料零件置于模腔内，与注入的液态物料固化在一起。把尼龙滑轮改进为尼龙导电滑轮，需要把离心浇铸和镶嵌浇铸两种工艺结合在一起，通过模具和工艺改进，从而达到设计要求。具体做法是离心浇铸尼龙滑轮时在模具内部加入细长金属，从而实现接地放线滑车的有效改进。

放线滑车总体技术方案如下：中轮采用钢轮，牵引钢丝绳通过钢轮、轴、框架、接地线与杆塔连接接地；导线轮采用内部镶嵌有金属的尼龙轮，导线通过滑轮轮槽底部导电橡胶和导电铜片、滑轮轮辐内嵌入的金属导体、金属套、轴承、轴、框架、接地线与杆塔连接接地。导线轮接地原理图如图2所示。

图2 导线轮接地原理图

2.3 接地线选择

考虑到尽量增大铜与橡胶的接触面积，选用铜线进行连接。接地线选用50 mm2的绝缘铜线，总长度约10 m，铜线两端连接铜端子。1 mm2铜导线的载流量为5～8 A，故接地线的载流量约为250～400 A，而感应电流最大为46.2 A，因此接地线的选择可以满足安全要求。

2.4 尼龙导电滑轮试制和试验

2.4.1试制

选择滑轮外径为1 160 mm的尼龙导电滑轮进行试制，先进行滑轮模具加工，再进行滑轮试制。试制结果表明，采用离心浇铸和镶嵌浇铸相结合的工艺制作尼龙导电滑轮确实可行。滑轮轮槽底部分别采用铜线和铜片接触方式，各制作了1个样品，如图3所示。

图3 滑轮试件

通过测试，尼龙导电滑轮的机械性能和导电性能都满足设计要求，在尼龙导电滑轮上挂导电橡胶即完成导电滑轮的试制。由尼龙导电滑轮和钢轮、接地线等即可完成放线滑车的试件制作，新型接地放线滑车如图4所示。

图4 新型接地放线滑车

2.4.2电阻测试

采用万用表测量尼龙导电滑轮的电阻，如图5所示。使用万用表前，先进行万用表调零，万用表调零后，直接测出滑轮试件的电阻值为0.1 Ω，电阻值较小，说明尼龙导电滑轮内部完全导通，具有导电性能。

图5 滑轮试件电阻测试

2.4.3负载测试

以滑轮外径为1 160 mm的导电滑轮为例，用普通橡胶套在试件上，在卧式拉力机上进行负载试验。为了测试所设计滑轮的载荷性能，分别采用ANSYS方法、Workbench方法与实际试验方法进行滑轮负载性能测试。滑轮负载测试结果见表2。

表2 负载测试结果

从表2可以看出，滑轮载荷为60～180 kN时，仿真测试结果与实测试验结果均显示所设计滑轮的安全系数达到了3，而当载荷达到220 kN时，不同方法测试出的滑轮安全系数均为2。上述测试结果表明，所设计的滑轮符合标准要求，可以满足实际使用需求。

3 结束语

本文设计了一种新的放线滑车导线轮，解决了尼龙导线轮的导电问题，通过试制和试验检测，表明尼龙导线轮满足放线滑轮的机械性能和导电性能要求，验证了滑轮结构的合理性及浇铸工艺的可行性。在放线过程中，为防止导线磨损，滑轮轮槽的铜线不能直接与导线接触，轮槽铜片上方还需悬挂导电橡胶，因此对导电橡胶的研究将作为新型接地滑轮研究的又一重要课题。