配网带电作业中新型横担固定器的研制

国网郑州供电公司的研究人员孟璐、王云龙等，在2015年第7期《电气技术》杂志上撰文指出，采用带电作业方式进行直线杆改耐张杆是配网线路改造中的一种常见作业方式。作业过程中，当抱箍拆除后，导线的自重使横担受力难以固定，严重影响作业安全及效率。为此，作者通过分析线杆及横担的结构及受力情况，设计制作了一种新型横担固定器。该装置具有轻便灵活、操作简单、安全可靠等优点。最后对其应用效果进行分析，结果表明该装置能够在保证作业安全的基础上，使工作效率得到明显提高。与传统停电作业方法相比，带电作业在提高供电可靠性及降低人身设备事故等方面具有很大的优势[1,2]。然而，由于带电作业的自身性质及实施方式，其对生产的安全性要求很高。同时，其作业效率也直接影响到社会用电质量与经济效益。因此，在作业中研制、推广新技术与新工具是实现安全与效率兼顾的必不可少的手段。10kV线路直线杆带电改耐张杆作为一种常规作业方式，其中存在横担固定问题，对作业安全及效率影响极大。基于此，本文设计并制作了一种新型横担固定器以解决该问题。1作业特点分析1）杆塔结构分析由于郑州地区春秋两季多大风天气，因此10kV架空线路均采用具有撑铁的横担安装形式。直线杆与耐张杆的结构示意如图1所示。图1 直线杆及耐张杆结构示意图

如图所示，进行直线杆改耐张杆作业时，需拆除U型抱箍及撑铁抱箍并在单横担对侧加装同型号横担，构成双横担。同时，固定两侧撑铁，并安装其余连接固定金具。2）横担受力分析线路中的横担在垂直方向受到由三相导线自重比载引起的荷重，图2 导线荷重示意图

该地区规定10kV线路档距为40m，导线采用185mm2或240 mm2截面。相同截面积的铝绞线自重最小，绝缘线的自重最大，因此可近似计算出横担受到的垂直荷重范围：即610.5 N ≤Q≤1086.6 N。可见横担最小受力约为610.5N。因此，作业中若先拆除U型抱箍及撑铁抱箍，横担将受力下滑，严重危及作业人员安全。如何解决抱箍拆除后的横担固定问题，是直线杆改耐张杆带电作业中的难点与重点。3）常规作业方法常规带电作业方法主要利用绝缘支撑杆进行导线提升与固定，从而解决抱箍拆除后的横担固定问题。其实施步骤[4]如图3所示。图3 常规作业步骤

该方法虽能克服横担固定问题，但其所需工具、人员较多，导致作业效率难以提高。并且由于导线自重很大，提升过程中可能出现导线脱落现象，降低了作业的安全性。2 新型横担固定器的研制为解决单横担的固定问题，同时避免对导线进行提升，本文设计并制作了一种新型横担固定器，有效提高了作业安全与效率。1）结构设计带电作业过程中作业人员活动空间有限，并且各个横担安装的位置、环境各不相同。因此，其所携带工具应轻便并可自由调节。为此，该装置设计为固定与可调两部分，主要部件为横担夹头与调节卡头，如图4、图5所示。为更好地使横担夹头与横担嵌合，夹头依照横担形状设计，使其适用于常规∠63×6×2000（角铁：宽度63mm，厚度6mm，长度2000mm）及特殊∠75×8×2000（角铁：宽度75mm，厚度8mm，长度2000mm）规格的横担。图4 横担夹头结构示意图

图5 调节卡头结构示意图

为保证具有足够的机械强度，横担夹头与调节卡头均采用镀锌合金钢制成。两者之间通过镀锌铁链连接，长短可调、拆卸方便。该装置总重约为5千克，便于单人操作。2）操作方法作业时，作业人员首先将横担夹头卡住横担。再根据横担安装位置及线杆的杆径，调节铁链长度，并与调节卡头连接。然后，将调节卡头贴紧线杆，通过改变调节片的位置，使其卡紧线杆，进而使横担固定，如图6所示。图6 新型横担固定器操作示意图

3）荷载试验试验中采用训练用线杆及直线横担，操作横担固定器使横担处于紧固状态，并去除所有抱箍。同时，在横担承载导线位置捆绑不同重量的砂袋作为静荷载进行试验。本文中分别采用50kg、100kg、150kg的总荷载，持续5分钟测试，如图7所示。试验结果表明，该装置在150kg静荷载条件下，5分钟内无松动、滑落现象。考虑到横担最大荷重为1086.6N（约110.9kg），所以该装置可满足日常工作使用，安全可靠。图7 荷载试验示意图

3 应用效果分析采用新型横担固定器后，可方便地拆除抱箍等金具并安装对侧横担，消除了安全隐患，如图8所示。相比常规作业方法，其减少了操作步骤，避免了导线的提升操作，提高了作业的安全性与作业效率。图8 改进后作业步骤

同时，常规作业法需要有杆上电工配合抱箍拆除及横担安装工作。而新型横担固定器轻便灵活，单人即可操作。因此，无需设置杆上电工，减少了作业人员，降低了安全风险，提高了作业效率。根据现有标准[5]，直线杆改耐张杆标准作业时间为4小时。本文分别从常规作业记录和采用横担固定器作业记录中随机选取10次进行抽样统计，如表1所示：表1作业时间抽样统计抽样编号作业方式常规作业采用新型横担固定器作业地点作业时间（小时）作业地点作业时间（小时）1XX线3#杆3.5XX线27#杆1.52XX线24#杆3.1XX线44#杆2.03XX线5#杆3.0XX线38#杆1.64XX线9#杆2.8XX线13#杆2.15XX线17#杆3.4XX线11#杆1.86XX线12#杆3.4XX线22#杆1.97XX线9#杆3.2XX线7#杆2.28XX线10#杆2.9XX线53#杆1.79XX线6#杆3.8XX线115#杆1.510XX线12#杆3.5XX线18#杆1.6平均作业时间3.31.8由上可见，采用新型横担固定器后平均作业时间由原来的3.3小时降低为1.8小时，缩短了51.5%，作业效率得到了显著提高。4 总结10kV线路直线杆改耐张杆采用带电作业方法能够减少停电时间，提高经济效益。然而，由导线自重引起的横担受力现象，使横担固定问题成为影响带电作业安全与效率的重点与难点。针对于该问题，本文研制了一种新型横担固定器。该装置能够有效地固定横担，同时结构简单、操作方便。通过采用该装置，改进了作业方法，使其在作业人数、步骤、时间上得到显著优化。在保证安全生产的基础上，进一步减少了停电时间，提高了经济效益。下一步，将对该装置的使用材料以及横担夹头与调节卡头的连接方法进行研究与改进。