帶電工具研制.doc

雙分裂導(dǎo)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(duì)中相導(dǎo)線帶電作業(yè)操作復(fù)雜、時(shí)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(shí)現(xiàn)簡化，高效的帶電更換中相絕緣子串。并通過應(yīng)力分析計(jì)算充分驗(yàn)證了該工具的可靠實(shí)用性。關(guān)鍵詞：帶電作業(yè)；工具；雙分裂導(dǎo)線引言輸電線路帶電作業(yè)是一項(xiàng)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(gè)重要因素?，F(xiàn)代電網(wǎng)常見的雙分裂導(dǎo)線線路作業(yè)實(shí)踐表明，只有進(jìn)行等電位的帶電作業(yè)方式才可以對(duì)絕緣子進(jìn)行更換；而對(duì)于M2型、Z型等形式的桿塔，由于中相導(dǎo)線安全距離得不到保障，只能進(jìn)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(gè)工作點(diǎn)，在通常情況下一項(xiàng)作業(yè)需耗時(shí)55分鐘，操作復(fù)雜、實(shí)效低、勞動(dòng)強(qiáng)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(gè)工作點(diǎn)，在通常情況下一項(xiàng)作業(yè)耗時(shí)30分鐘，所需工具少，操作簡單、勞動(dòng)強(qiáng)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(dòng)強(qiáng)度大為降低，對(duì)于電網(wǎng)的高效、可靠、安全運(yùn)行將有著非常重要的意義。本文針對(duì)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(dǎo)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(duì)擬定的課題，研究方向從以下兩個(gè)方面展開：首先，研制在提升雙分裂導(dǎo)線同時(shí)能固定三聯(lián)板的卡具，實(shí)現(xiàn)更換雙分裂導(dǎo)線整串絕緣子不需進(jìn)行等電位作業(yè)；其次，研制新工具與原帶電工具進(jìn)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(duì)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(dān)鋼材的組裝結(jié)構(gòu)有顯著的區(qū)別，故分別進(jìn)行論述。本課題建立的帶電工具模型分為橫擔(dān)金具和下部分托卡具金具兩部分：對(duì)于橫擔(dān)部分金具，針對(duì)M2型鐵塔橫擔(dān)吊線角鋼中間的間隙，研制出墊板式絲桿橫擔(dān)金具；針對(duì)拉線V型鐵塔橫擔(dān)吊線的兩塊角鋼有緊密背靠背的特點(diǎn)，研制出單邊卡式絲桿橫擔(dān)金。對(duì)于下部分托卡具，由于該卡具是整套帶電工具的重點(diǎn)，故直接關(guān)系到作業(yè)方式的改變。對(duì)線路絕緣子和雙分裂導(dǎo)線之間的聯(lián)結(jié)結(jié)構(gòu)和原來的整套帶電工具進(jìn)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(dǎo)線，在分解絕緣子和導(dǎo)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(dǎo)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(shí)際調(diào)研，課題組發(fā)現(xiàn)如果將起吊的吊點(diǎn)由導(dǎo)線上移到三角聯(lián)板上該問題就迎刃而解。1.2 應(yīng)力驗(yàn)算以上分析初步形成了帶電工具的模型，下面進(jìn)行應(yīng)力驗(yàn)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(shí)例進(jìn)行計(jì)算。這兩條線路的型號(hào)為LGJQ-240，鋼芯標(biāo)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(hào)含義參數(shù)LV最大設(shè)計(jì)垂直檔距700mA計(jì)算截面277.75 mm2d外徑26.66 mmq導(dǎo)線的單位長度質(zhì)量964.3kg/km1.2.1 綜合垂直荷載計(jì)算單根導(dǎo)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(jìn)行帶電作業(yè)時(shí)，風(fēng)力不得大于5級(jí)，查得5級(jí)風(fēng)力的風(fēng)速為8.0-10.那么取最大風(fēng)速v=10.7m/s,理論風(fēng)壓Wv=0.6128v2=70.15Pa。單根導(dǎo)線風(fēng)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(dǎo)線在5級(jí)風(fēng)時(shí)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(jì)算，雙分裂導(dǎo)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(dǎo)線綜合垂直荷載取G=15000N。1.2.2 應(yīng)力校驗(yàn)拉V型直路鐵塔的吊線橫擔(dān)的角鋼是背靠背貼在一起的，所以課題組研制出相對(duì)應(yīng)單邊卡具，分別有2個(gè)相同結(jié)構(gòu)的單邊卡；其中一個(gè)單邊卡與鐵塔橫擔(dān)的組裝示意圖如圖1所示。單邊卡具在實(shí)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(diǎn)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(dān)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(duì)應(yīng)墊板卡具絲桿。其中一個(gè)墊板卡具絲桿與鐵塔橫擔(dān)的組裝示意圖如圖3所示，墊板卡具絲桿在實(shí)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(duì)O點(diǎn)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(gè)帶電作業(yè)工具部件受力計(jì)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(jī)械受力參數(shù)達(dá)到19000N。整套帶電工具安全系數(shù)計(jì)算：19000/7500=2.53倍，所以這套帶電作業(yè)工具達(dá)到了施工要求，可以用于生產(chǎn)操作中。2 實(shí)際應(yīng)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(dǎo)線上實(shí)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(fù)雜、勞動(dòng)強(qiáng)度大、安全系數(shù)不高的弊病，節(jié)約了作業(yè)時(shí)間。新舊帶電作業(yè)效果對(duì)比如表2所示。表2 新舊帶電作業(yè)效果對(duì)比項(xiàng)目工具重量M2、Z型塔中相帶電作業(yè)施工時(shí)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(yàn)證本課題所研制的金具的實(shí)際使用效果，課題組在鳳塘的M2型塔進(jìn)行了多次實(shí)際操作試驗(yàn)，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(dòng)強(qiáng)度大為降低；試驗(yàn)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(jìn)行更換絕緣子操作，且安全系數(shù)明顯提高，工具實(shí)施應(yīng)用后咸寧地區(qū)在雙分裂導(dǎo)線上進(jìn)行帶電作業(yè)時(shí)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(jìn)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(dǎo)線的帶電作業(yè)工具，實(shí)現(xiàn)了在提升雙分裂導(dǎo)線同時(shí)三聯(lián)板不發(fā)生翻轉(zhuǎn)。該研究成果實(shí)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(jìn)一步開展輸電線路的帶電作業(yè)、改進(jìn)帶電作業(yè)方法的研究作出了貢獻(xiàn)，大大提高了電網(wǎng)的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行水平：安全性方面，新的帶電作業(yè)工具研制成功并運(yùn)行于實(shí)踐中，取代了原來工作量大、勞動(dòng)強(qiáng)度高、施工工具多以及