輸電線路耐張塔更換第一片絕緣子工器具的研制

引言

我國能源的產(chǎn)地與能源的需求地分布極不均衡,因此特高壓輸電在我國西電東送和全國聯(lián)網(wǎng)中發(fā)揮著重要作用。我公司負(fù)責(zé)運(yùn)行維護(hù)湖南地區(qū)士800kV復(fù)奉、賓金、錦蘇、祁韶等4條輸電線路日常巡視及檢修工作。特高壓輸電線路在湖南電網(wǎng)中占據(jù)著關(guān)鍵地位,其意義非常重大:一是政治線,特高壓線路是西電東送的重要走廊之一,直接關(guān)系到國家能源戰(zhàn)略布局;二是經(jīng)濟(jì)線,每年帶來近百億千瓦時(shí)清潔能源,創(chuàng)造了巨大的社會(huì)經(jīng)濟(jì)和生態(tài)環(huán)境效益。若特高壓線路出現(xiàn)故障停運(yùn)導(dǎo)致電網(wǎng)解列,將造成大面積停電等難以承受的后果,而傳統(tǒng)停電檢修已遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足高標(biāo)準(zhǔn)的特高壓線路的運(yùn)維要求,因此必須以帶電作業(yè)的技術(shù)手段來保障特高壓線路安全穩(wěn)定運(yùn)行和清潔能源持續(xù)供給。

特高壓線路在設(shè)計(jì)之初就采用了更為先進(jìn)的技術(shù)與理念,線路導(dǎo)線、絕緣子串、金具等設(shè)備型號和組裝方式與以往不同,主要表現(xiàn)在:一是耐張絕緣子串的掛線型式有三聯(lián)串或四聯(lián)串,串間距離和絕緣子型號都發(fā)生了變化,現(xiàn)有方法和工器具不再適用于耐張絕緣子的更換,所用工器具均具有異型特點(diǎn),市場無成品購買;二是導(dǎo)線、金具等設(shè)備型號發(fā)生變化,導(dǎo)線截面為900mm²和1270mm²,線路荷載大幅提高,需轉(zhuǎn)移荷載的作業(yè)工器具的機(jī)械強(qiáng)度要求也應(yīng)大幅提高。這些都導(dǎo)致現(xiàn)有工器具無法適用,制約了特高壓帶電作業(yè)的安全開展,因此亟需開展特高壓輸電線路耐張絕緣子更換裝備的研究。

在輸電線路耐張塔導(dǎo)線側(cè)或橫擔(dān)側(cè)的第一片絕緣子出現(xiàn)問題時(shí),現(xiàn)有的帶電作業(yè)絕緣子更換工器具無法完成該單片絕緣子的更換,其只能更換除第一片絕緣子外的單片絕緣子,所以本文的研究可以解決輸電線路耐張塔導(dǎo)線側(cè)或橫擔(dān)側(cè)第一片絕緣子更換的問題,該工器具安裝方便,使用可靠,經(jīng)濟(jì)效益好。

1輸電線路耐張塔更換第一片絕緣子工器具研制的流程

本文通過調(diào)研絕緣子型式和線路荷載,確定了卡具結(jié)構(gòu)、尺寸、荷載等關(guān)鍵技術(shù)參數(shù),并通過力學(xué)仿真進(jìn)行薄弱點(diǎn)優(yōu)化,從而研制出了通用性強(qiáng)、質(zhì)量輕、荷載大的士800kv特高壓直流輸電線路耐張塔任意單片絕緣子更換卡具。研制的技術(shù)路線如圖1所示,本文的研究內(nèi)容主要包括以下幾點(diǎn):

（1）現(xiàn)場調(diào)研:調(diào)研架空輸電線路結(jié)構(gòu),對缺陷類型及具體原因進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析;調(diào)研現(xiàn)有的耐張塔任意單片絕緣子更換技術(shù)及成套設(shè)備并進(jìn)行技術(shù)研究及分析。

（2）裝備研發(fā)與關(guān)鍵技術(shù)研究:根據(jù)士800kV特高壓直流輸電線路結(jié)構(gòu)尺寸及調(diào)研結(jié)果,進(jìn)行更換卡具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。

（3）工具仿真計(jì)算及優(yōu)化:對所設(shè)計(jì)工具建立仿真計(jì)算模型,對模型施加荷載,分析工具受力情況,進(jìn)而進(jìn)行工具結(jié)構(gòu)優(yōu)化。

（4）裝備加工:根據(jù)優(yōu)化設(shè)計(jì)后的結(jié)構(gòu),采用質(zhì)量輕、強(qiáng)度高的材料制作更換卡具。

(5）工具試驗(yàn):對所生產(chǎn)的工器具在專用試驗(yàn)設(shè)備上進(jìn)行電氣及力學(xué)性能試驗(yàn)。

(6）工具現(xiàn)場試用:在實(shí)際線路或模擬線路上對所研制工器具進(jìn)行現(xiàn)場試用,收集使用結(jié)果。

2±800kV特高壓直流輸電線路的通用結(jié)構(gòu)研究

本文對于以往建成的±800kV特高壓線路的通用結(jié)構(gòu)展開了調(diào)研,對其缺陷類型及具體原因進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)分析:調(diào)研了現(xiàn)有的耐張塔任意單片絕緣子更換技術(shù)及成套設(shè)備并進(jìn)行了技術(shù)研究及分析,得知絕大多數(shù)士800kV特高壓線路耐張塔的絕緣子串都是盤形懸式絕緣子三聯(lián)雙掛點(diǎn)耐張串,如圖2所示。

在士800kV輸電線路耐張塔導(dǎo)線側(cè)或橫擔(dān)側(cè)的第一片絕緣子出現(xiàn)問題時(shí),現(xiàn)有的帶電作業(yè)絕緣子更換工器具無法完成該單片絕緣子的更換,實(shí)際上第一片絕緣子目前還沒有相應(yīng)的更換工器具,鑒于此,本文設(shè)計(jì)了一種工器具,用于解決輸電線路耐張塔導(dǎo)線側(cè)或橫擔(dān)側(cè)第一片絕緣子更換的問題。根據(jù)設(shè)計(jì)結(jié)果與現(xiàn)場實(shí)際情況,研制出了通用性強(qiáng)、質(zhì)量輕、荷載大的適用于更換士800kV特高壓直流輸電線路耐張塔第一片絕緣子的工器具,并現(xiàn)場試用。

3輸電線路耐張塔更換第一片絕緣子工器具的研制

通過調(diào)研±800kV賓金、復(fù)奉、錦蘇三大直流特高壓輸電線路的絕緣子型式和線路荷載,確定了絕緣子卡具結(jié)構(gòu)、尺寸、荷載等關(guān)鍵技術(shù)參數(shù)。根據(jù)調(diào)研結(jié)果,設(shè)計(jì)適用于更換±800kV特高壓直流輸電線路耐張塔第一片（導(dǎo)線側(cè)和橫擔(dān)側(cè))絕緣子卡具。

3.1橫擔(dān)側(cè)更換第一片絕緣子工器具

輸電線路耐張塔橫擔(dān)側(cè)更換第一片絕緣子工具由橫擔(dān)側(cè)的端部卡具、液壓絲桿、絕緣子閉式卡三大部件組成,端部卡具、閉式卡由鈦合金鑄造而成,端部卡具、閉式卡兩側(cè)通過液壓絲桿相連,橫擔(dān)側(cè)端部卡具可根據(jù)橫擔(dān)側(cè)聯(lián)板尺寸設(shè)計(jì)。輸電線路耐張塔橫擔(dān)側(cè)端部卡具示意圖如圖3所示,輸電線路耐張塔橫擔(dān)側(cè)更換第一片絕緣子工具示意圖如圖4所示。

圖3輸電線路耐張塔橫擔(dān)側(cè)端部卡具示意圖

圖4輸電線路耐張塔橫擔(dān)側(cè)更換第一片絕緣子工具示意圖

如圖5、圖6所示,橫擔(dān)側(cè)端部卡具需要整體卡入聯(lián)板1處,下半部分卡入聯(lián)板上施工掛孔2處,通過螺栓固定卡具于聯(lián)板上,擰緊螺栓后左右晃動(dòng),確定卡具是否已經(jīng)與聯(lián)板緊密連接。

圖5輸電線路耐張塔橫擔(dān)側(cè)更換第一片絕緣子工具圖

圖6輸電線路耐張塔橫擔(dān)側(cè)更換第一片絕緣子工具側(cè)視圖

在第二片瓷瓶上安裝閉式卡前卡,使閉式卡前卡與瓷瓶鋼帽只能左右搖晃,不能前后活動(dòng)。調(diào)節(jié)液壓絲桿,使得左右兩個(gè)絲桿長度保持一致,保證受力均勻。液壓絲桿受力后,第一片瓷瓶卸力,可更換輸電線路耐張塔橫擔(dān)側(cè)第一片絕緣子。

3.2導(dǎo)線側(cè)更換第一片絕緣子工器具

輸電線路耐張塔導(dǎo)線側(cè)更換第一片絕緣子工具由導(dǎo)線側(cè)的端部卡具、液壓絲桿、絕緣子閉式卡三大部件組成,端部卡具、閉式卡由鈦合金鑄造而成,端部卡具、閉式卡兩側(cè)通過液壓絲桿相連,導(dǎo)線側(cè)端部卡具可根據(jù)導(dǎo)線側(cè)聯(lián)板尺寸設(shè)計(jì)。輸電線路耐張塔導(dǎo)線側(cè)端部卡具示意圖如圖7所示,輸電線路耐張塔導(dǎo)線側(cè)更換第一片絕緣子工具示意圖如圖8所示。

圖7輸電線路耐張塔導(dǎo)線側(cè)端部卡具示意圖

圖8輸電線路耐張塔導(dǎo)線側(cè)更換第一片絕緣子工具示意圖

如圖9所示,將橫擔(dān)卡下半部分卡入聯(lián)板上螺栓1處,使卡具主體的掛孔卡入聯(lián)板的螺栓1下半部分,再將橫擔(dān)卡上半部分閉合,將上半部分的掛孔卡入聯(lián)板的螺栓上半部分,擰緊橫擔(dān)卡卡具上下部分的閉合螺栓,左右晃動(dòng)一下,使卡具牢牢固定在聯(lián)板的螺栓上。

圖9輸電線路耐張塔導(dǎo)線側(cè)更換第一片絕緣子工具圖

在第二片瓷瓶上安裝閉式卡后卡,使閉式卡后卡與瓷瓶鋼帽只能左右搖晃,不能前后活動(dòng)。連接液壓絲桿,使得左右兩個(gè)絲桿長度保持一致,保證受力均勻。液壓絲桿受力后,第一片瓷瓶卸力,可更換輸電線路耐張塔導(dǎo)線側(cè)第一片絕緣子。

3.3輸電線路耐張塔更換第一片絕緣子工器具受力分析

對所設(shè)計(jì)的輸電線路耐張塔更換第一片絕緣子工器具建立仿真計(jì)算模型,對模型施加荷載進(jìn)行仿真,分析工具受力是否合格,并根據(jù)受力情況進(jìn)行工具結(jié)構(gòu)優(yōu)化。結(jié)果表明,輸電線路耐張塔更換第一片絕緣子工器具受力分析合格。

4現(xiàn)場試用

在培訓(xùn)現(xiàn)場對該輸電線路耐張塔更換第一片絕緣子工具進(jìn)行試用,結(jié)果表明該工具受力正常,使用效果良好,安全可靠。2021年l0月28日,在±800kV賓金線對耐張塔更換第一片絕緣子工具進(jìn)行現(xiàn)場試用,結(jié)果表明,該工具能很好地對該耐張塔第一片瓷瓶卸力,從而順利更換輸電線路耐張塔橫擔(dān)側(cè)和導(dǎo)線側(cè)第一片絕緣子。試用情況如圖10所示。

圖10輸電線路耐張塔帶電更換第一片絕緣子

5結(jié)語

在輸電線路耐張塔導(dǎo)線側(cè)或橫擔(dān)側(cè)的第一片絕緣子出現(xiàn)問題時(shí),現(xiàn)有的帶電作業(yè)絕緣子更換工器具無法完成該單片絕緣子的更換,其只能更換除第一片絕緣子外的單片絕緣子。對此,本文可以解決輸電線路耐張塔導(dǎo)線側(cè)或橫擔(dān)側(cè)第一片絕緣子的更換問題,該耐張塔更換第一片絕緣子工器具安裝方便,使用可靠,經(jīng)濟(jì)效益好 ,具有極高的應(yīng)用價(jià)值 ,可在全國范圍內(nèi)普 遍推廣。

      該工器具可以應(yīng)用于士800 kV特高壓直流輸電線路帶電作業(yè)中 ,工器具推廣后 ,產(chǎn)生了以下效益:方便帶電作業(yè)人員更換士800 kV特高壓直流輸電線路耐張塔第一片絕緣子 ,從而穩(wěn)定安全轉(zhuǎn)移導(dǎo)線荷載 , 降低作業(yè)人員勞動(dòng)強(qiáng)度 ,簡化操作步驟 ,不僅可以提高檢修效率 ,還可以節(jié)省大量人力、物力。