帶電工具研制.doc

雙分裂導線帶電作業(yè)工具的研制胡軍 朱海波（咸寧供電公司輸電中心，湖北省咸寧市437011）摘 要：針對中相導線帶電作業(yè)操作復雜、時間長的問題 。研制了一種新型帶電作業(yè)工具。利用該工具可實現(xiàn)簡化，高效的帶電更換中相絕緣子串。并通過應力分析計算充分驗證了該工具的可靠實用性。關(guān)鍵詞：帶電作業(yè)；工具；雙分裂導線引言輸電線路帶電作業(yè)是一項提高電網(wǎng)安全可靠性的重要工作，而帶電作業(yè)工器具是決定帶電作業(yè)方法及工作效率的一個重要因素?，F(xiàn)代電網(wǎng)常見的雙分裂導線線路作業(yè)實踐表明，只有進行等電位的帶電作業(yè)方式才可以對絕緣子進行更換；而對于M2型、Z型等形式的桿塔，由于中相導線安全距離得不到保障，只能進行停電檢修。常規(guī)等電位作業(yè)的工作程序分為11步、 3個工作點，在通常情況下一項作業(yè)需耗時55分鐘，操作復雜、實效低、勞動強度大、安全系數(shù)低。而間接帶電作業(yè)的工作程序分為6步、3個工作點，在通常情況下一項作業(yè)耗時30分鐘，所需工具少，操作簡單、勞動強度低、安全系數(shù)高。如果把原來的等電位作業(yè)方式改為間接帶電作業(yè)，將使得更換雙分裂單串直路絕緣子的工作程序大為簡化、勞動強度大為降低，對于電網(wǎng)的高效、可靠、安全運行將有著非常重要的意義。本文針對220kV雙分裂單串直路絕緣子的聯(lián)接方式，研制出了一套新的適用于這類線路的帶電工具，大大提高了帶電更換雙分裂導線單串直路絕緣子的安全系數(shù)和工作效率。1 課題研究內(nèi)容1.1 研究方向針對擬定的課題，研究方向從以下兩個方面展開：首先，研制在提升雙分裂導線同時能固定三聯(lián)板的卡具，實現(xiàn)更換雙分裂導線整串絕緣子不需進行等電位作業(yè)；其次，研制新工具與原帶電工具進行組合形成新的組合帶電工具，制定間接帶電作業(yè)方法，結(jié)束M2型鐵塔中相不能帶電更換絕緣子的歷史。本課題針對常見的M2型、Z型直路桿塔建立組合帶電工具的模型，由于兩種塔的橫擔鋼材的組裝結(jié)構(gòu)有顯著的區(qū)別，故分別進行論述。本課題建立的帶電工具模型分為橫擔金具和下部分托卡具金具兩部分：對于橫擔部分金具，針對M2型鐵塔橫擔吊線角鋼中間的間隙，研制出墊板式絲桿橫擔金具；針對拉線V型鐵塔橫擔吊線的兩塊角鋼有緊密背靠背的特點，研制出單邊卡式絲桿橫擔金。對于下部分托卡具，由于該卡具是整套帶電工具的重點，故直接關(guān)系到作業(yè)方式的改變。對線路絕緣子和雙分裂導線之間的聯(lián)結(jié)結(jié)構(gòu)和原來的整套帶電工具進行研究發(fā)現(xiàn)，原來的帶電工具的下面是拉板鉤，直接鉤的是雙分裂導線，在分解絕緣子和導線的聯(lián)接后，中間的三角聯(lián)板隨之傾倒，只有在等電位電工的操作下，三角聯(lián)板才能將絕緣子和雙分裂導線重新聯(lián)接起來。故解決問題的關(guān)鍵在于帶電工具下部分起吊結(jié)構(gòu)的研制。經(jīng)過現(xiàn)場實際調(diào)研，課題組發(fā)現(xiàn)如果將起吊的吊點由導線上移到三角聯(lián)板上該問題就迎刃而解。1.2 應力驗算以上分析初步形成了帶電工具的模型，下面進行應力驗算，以確定合理的工具尺寸。本文以湖北咸寧地區(qū)的鳳塘、岳塘線作為實例進行計算。這兩條線路的型號為LGJQ-240，鋼芯標稱截面為40平方毫米，線路參數(shù)如表1所示。表1 鳳塘、岳塘線線路參數(shù)符號含義參數(shù)LV最大設計垂直檔距700mA計算截面277.75 mm2d外徑26.66 mmq導線的單位長度質(zhì)量964.3kg/km1.2.1 綜合垂直荷載計算單根導線自重比載為g1(0,0)=qg/A10-3=(964.39.8/277.75)10-3=3.410-2MPa/m (1) 安規(guī)規(guī)定進行帶電作業(yè)時，風力不得大于5級，查得5級風力的風速為8.0-10.那么取最大風速v=10.7m/s,理論風壓Wv=0.6128v2=70.15Pa。單根導線風壓比載為g4（0,10.7）=cdWvsin2/A10-3MPa/m =1.01.126.6670.151/277.7510-3 =7.410-3 MPa/m (2) 單根導線在5級風時的綜合垂直比載為 g6=3.4810-2MPa/m （3）絕緣子串重量G0按14片計算，雙分裂導線綜合垂直荷載為G=2g6ALVG0=23.4810-2277.757004.59149.8=14162N （4） 考慮到帶電工具的重量，雙分裂導線綜合垂直荷載取G=15000N。1.2.2 應力校驗拉V型直路鐵塔的吊線橫擔的角鋼是背靠背貼在一起的，所以課題組研制出相對應單邊卡具，分別有2個相同結(jié)構(gòu)的單邊卡；其中一個單邊卡與鐵塔橫擔的組裝示意圖如圖1所示。單邊卡具在實際操作過程中的受力情況如圖2所示。圖1 拉V型直路鐵塔單邊卡具示意圖 圖2 拉V型直路鐵塔單邊卡具受力示意圖列點O的力矩平衡方程：G1L1FyL2=M （5）在豎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型直路鐵塔的吊線橫擔的角鋼背靠背，但是中間有60mm的間隙，所以課題組研制出相對應墊板卡具絲桿。其中一個墊板卡具絲桿與鐵塔橫擔的組裝示意圖如圖3所示，墊板卡具絲桿在實際操作過程中的受力分析情況如圖4所示。圖3 M2型直路鐵塔墊板卡具示意圖圖4 M2型直路鐵塔墊板卡具受力示意圖豎直方向上受力平衡方程：F1+ F2- G =0 （9）對O點力矩平衡方程：F1L- F2L=0 (10)綜合（9）（10）可得： F1 = F2 = G /2=15000/2=7500N （11）1.2.3 小結(jié)通過各個帶電作業(yè)工具部件受力計算，整套帶電工具受力最大的部件受力7500N，生產(chǎn)廠家提供的機械受力參數(shù)達到19000N。整套帶電工具安全系數(shù)計算：19000/7500=2.53倍，所以這套帶電作業(yè)工具達到了施工要求，可以用于生產(chǎn)操作中。2 實際應用情況本課題將新工具與原帶電工具重新組合后，在雙分裂單串絕緣子導線上實現(xiàn)了間接帶電作業(yè)；解決了以前等電位作業(yè)法的工具繁重、操作復雜、勞動強度大、安全系數(shù)不高的弊病，節(jié)約了作業(yè)時間。新舊帶電作業(yè)效果對比如表2所示。表2 新舊帶電作業(yè)效果對比項目工具重量M2、Z型塔中相帶電作業(yè)施工時間作業(yè)人員工具數(shù)量原等電位作業(yè)50KG不能55分鐘7人7件現(xiàn)帶電作業(yè)法20KG可以25分鐘4人3件效益減少30KG減少30分鐘減少3人減少4件為了驗證本課題所研制的金具的實際使用效果，課題組在鳳塘的M2型塔進行了多次實際操作試驗，操作中改變了原來的作業(yè)方法，采用間接操作，操作程序由原來的11步降為6步，勞動強度大為降低；試驗結(jié)果證明，采用本文提出的方法，可以在220kV雙分裂直路任意桿塔的任意相上進行更換絕緣子操作，且安全系數(shù)明顯提高，工具實施應用后咸寧地區(qū)在雙分裂導線上進行帶電作業(yè)時全部改為采用間接作業(yè)方式，并將該工具推廣至宜昌、武漢、黃石等供電公司輸電部進行試用，反饋效果良好。3 結(jié)論本課題研制出了新的提升雙分裂導線的帶電作業(yè)工具，實現(xiàn)了在提升雙分裂導線同時三聯(lián)板不發(fā)生翻轉(zhuǎn)。該研究成果實現(xiàn)了輸電220kV雙分裂線路由原來繁重的等電位更換絕緣子方法變?yōu)楝F(xiàn)在輕便簡單的間接作業(yè)方法，為進一步開展輸電線路的帶電作業(yè)、改進帶電作業(yè)方法的研究作出了貢獻，大大提高了電網(wǎng)的安全經(jīng)濟運行水平：安全性方面，新的帶電作業(yè)工具研制成功并運行于實踐中，取代了原來工作量大、勞動強度高、施工工具多以及