林泽楠，项 贞，于浩善，赵飞桃

(国网山东省电力公司聊城供电公司，山东 聊城 252000)

某220 kV输电线路使用了四分裂导线，但由于四分裂导线耐张绝缘子组装金具与双分裂导线耐张绝缘子组装金具不同，在更换时给工作人员带来了不小的困难。目前，工区对如何更换双分裂导线耐张绝缘子有专门的研究和成熟的方法，但在更换四分裂导线耐张绝缘子时，须4-5人上杆，使用2部2.5 t的手扳葫芦与托瓶架配合进行，工序繁琐，操作时间长；不仅增加了作业人员高空作业劳动强度，还增加了安全隐患。

1 更换四分裂导线耐张绝缘子的方法

1.1 传统方法

传统的更换四分裂导线耐张绝缘子的工作流程为：准备→登塔→安装工具→各工具配合更换耐张绝缘子→拆除工具→下塔→工作结束。

2014年8月，结合线路停电检修，对该220 kV线路10号塔中、下相整串耐张绝缘子进行停电更换工作，其用时情况如表1所示。

表1 某220 kV线路停电更换整串耐张绝缘子用时统计

由表1可知：停电更换四分裂导线耐张绝缘子的平均操作时间为131 m in/相。停电时间的增加降低了同业对标供电可靠性指标，操作时间的增加也给工作人员的人身安全带来了更大的隐患。因登杆安装工具和更换耐张绝缘子2部分的用时占总操作时间的77 %，如果能研制一种简易、轻便、易操作的更换耐张绝缘子的工具，将能提高工作效率，减少工作人员的人身安全隐患。

1.2 新型方法

通过现场实际考察和查阅大量技术标准、资料文献，研制出一种更换耐张绝缘子的专用工具；该专用工具两端的卡具必须同时与导线侧和横担侧的部件可靠固定，卡具之间的连接件应具备良好的绝缘性能和机械性能，通过松、紧丝杠，使绝缘子串松弛后完成更换工作。

2 专用工具方案的论证与选择

本着保证作业人员人身安全、操作简单的原则，将专用工具的选择按实现的功能，分为3类。

2.1 固定装置选择

固定装置包括耐张绝缘子导线侧固定和耐张绝缘子横担侧固定2种方案。这2种方案的目标均是使专用工具固定牢固可靠、携带方便、操作简易。

(1) 导线侧固定方案论证如表2所示。

(2) 横担侧固定方案论证如表3所示。

表2 导线侧固定方案论证

表3 横担侧固定方案论证

2.2 松紧装置选择

松紧装置选择方案论证如表4所示。

表4 松紧装置选择方案论证

2.3 支撑装置选择

支撑装置选择方案论证如表5所示。

3 专用工具材料选择

在更换耐张绝缘子作业过程中，要求专用工具同时具有良好的电气性能和结构性能，材料要材质轻便、便于组装，同时还应考虑其经济性能。专用工具材料选择，按装置功能分可分为固定装置材料、松紧装置材料、支撑装置材料3类。

表5 支撑装置选择方案论证

(1) 固定装置材料选择如表6所示。

表6 固定装置材料选择方案

(2) 松紧装置材料选择如表7所示。

表7 松紧装置材料选择方案

(3) 支撑装置材料选择如表8所示。

表8 支撑装置材料选择方案

4 专用工具的制作

4.1 设计专用工具模型

首先对220 kV四分裂导线耐张绝缘子特殊的连接方式进行研究。耐张绝缘子的连接方式如图1所示。

对耐张绝缘子的连接方式进行分析后，根据作业工艺要求以及作业工具与工具卡具的组装情况，设计绘制专用工具的模型(见图2、图3)。

根据耐张绝缘子四联串二联板的结构和作业工艺对专用工具的要求，需要实现前端卡具与后端卡具通过支撑工具进行连接和力的传递。

4.2 确定专用工具的几何形状和尺寸

根据耐张绝缘子串连接节点的尺寸，确定专用工具的尺寸，明确专用工具与金具组合的关键配合尺寸，以满足专用工具与线路金具的可靠连接。

(1) 根据图1测出耐张绝缘子及其连接金具的实际尺寸，然后再设计出专用工具卡具的几何形状。其中前卡具由2部分组合而成，后卡具为一整体。

(2) 根据耐张绝缘子的尺寸，确定丝杠的尺寸及绝缘拉杆的尺寸。绝缘拉杆长度为3 m，适用于220 kV电压等级操作。丝杠的尺寸为25 mm×250 mm，丝杠行程为 300 mm。

图2 牵引板特制刀卡模块(后卡)

图3 卡槽型刀卡模块(前卡)

(3) 专用工具机械强度校核。该220 kV线路代表档距Ld=300 m的安装应力最大，可作为校核依据。经查阅《110-750 kV架空输电线路设计技术规定》，查看安装曲线，得到作业中最大导线应力σd=83 N/mm2。由下面的计算公式，可计算出四分裂导线耐张绝缘子牵引其中一串绝缘子的额定荷载P:

式中：

S——子导线的截面积，mm2；

σd——最大导线应力，N/mm2；

n1——作用于工具上的导线根数；

n2——绝缘子组合并联串数；

Kb1——并联绝缘子串承受导线张力的不平衡       系数。

取S=425.24 mm2，n1=4，n2=4，Kb1=1.1，代入公式中，计算得P=42 710 N。

XP-16绝缘子的破坏荷载为160 kN，盘形绝缘子在最大使用荷载时其机械强度安全系数不小于2.7，绝缘子的最大使用荷载P1=160/2.7=59.26 kN。

图1 220 kV四分裂导线耐张绝缘子连接方式

根据有关规范，取P1×1.3的安全系数作为专用工具额定设计荷载P3，即取P3=1.3×59.26＝80 kN。此值大于P=42.71 kN，因此专用工具的机械强度满足要求。

4.3 专用工具加工、试组装

要求各配件加工精细，组合处、公用处合理布置并满足组装工差要求，固定口偏差不得大于0.5 mm。各配件连接牢固可靠，可靠性100 %，连接误差不大于0.5 mm。

4.4 专用工具试验

（1） 工具试验按照《国家电网公司电力安全工作规程》《电气装置安装工程电气设备交接试验标准》严格执行。

（2） 对专用工具进行机械拉力试验，所施加荷载值为P3=80 kN。

（3） 对卡槽型卡具、牵引板特制卡具、绝缘拉杆施加80 kN的机械荷载，不变形、不发生破坏。

4.5 专用工具试操作

在退运线路上模拟实际线路的运行情况，进行耐张绝缘子串的更换工作。按预定方案，2名作业人员分别至耐张绝缘子的导线侧和横担侧做好安全措施；作业人员安装滑子、前后卡具、丝杠、支撑拉杆、托瓶架。安装完专用工具后，拆除破损绝缘子串，利用传递绳缓缓送至地面，同时起吊新绝缘子串，利用托瓶架进行安装。新绝子串安装完毕后拆除专用工具，检查无误后下塔。总计耗时45 m in。

5 结论

新型220 kV耐张绝缘子更换专用工具的研制，解决了该公司电网中某220 kV线路特殊四分裂导线耐张绝缘子的更换问题，保证在线路计划停电时间内快速、高效地完成耐张绝缘子的更换工作。该专用工具携带方便、安装快速、操作简单、性能优良，缩短了作业人员在塔上的作业时间，减轻了塔上作业人员的劳动强度，从而间接提高了作业人员的作业安全系数。

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