新工具来了！作业效率提升50%以上，可轻松带电更换500kV线路绝缘子
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联合主办
中国电工技术学会
北京交通大学轨道交通控制与安全国家重点实验室
联合承办
中国电工技术学会轨道交通电气设备技术专委会
国家高速列车技术创新中心
《电气技术》杂志社
会议日期/地点
2019年10月25-27日/山东青岛
国网湖南省电力有限公司检修公司的研究人员李辉、彭沙沙、徐溧、甄朝晖、向云，在2019年第6期《电气技术》杂志上撰文指出（论文标题为“带电更换500kV同塔双回输电线路绝缘子工具研制”），随着500kV交流紧凑型线路相继投入运行，在其带电作业的部分停电检修方式、临界距离时机械装置代替作业人员进入电场开展带电作业方式的研究以及带电作业相关标准制定方面，其研究十分有限。
为此，本文通过对架空导线的垂直荷载和水平张力进行计算分析，设计了一套用于带电更换500kV同塔双回输电线路绝缘子的成套工具。通过对各部分力学校核分析，证明设计方案安全可靠，可满足作业要求。最后，成套工具在现场进行了应用，证明了工具的实用性，有效提高了作业效率。
随着500kV交流紧凑型线路的相继投入运行，在其带电作业技术方面，国内研究学者进行了一定的研究。国网电力科学研究院结合工程实际进行了三峡500kV同塔双回线路和政平—宜兴500kV同塔双回线路带电作业技术研究，取得了一些成果。
然而在带电作业的部分停电检修方式、临界距离时机械装置代替作业人员进入电场开展带电作业方式的研究以及带电作业相关标准制定方面，其研究都还不够深入和全面。此外，由于距离的影响和作业方法的限制，500kV紧凑型同塔双回线路带电作业的开展只能从事下层横担上的带电检修作业，极少开展其他作业项目。
现阶段500kV紧凑型同塔双回线路带电作业的研究不够深入，其研究成果也很难满足紧凑型的同塔双回输电线路带电作业检修的需求。此外，500kV紧凑型同塔双回线路带电作业操作规程及相关标准还不够完善，需要进行修订。
同时，500kV沙坪-星城-星沙二回为我国第一条500kV同塔双回垂直排列紧凑型线路，目前还没有开展带电作业，相关方法还不够完善，通过对其开展带电作业研究对指导我国同塔双回垂直排列紧凑型线路具有重要意义。
为此本文通过对架空导线的垂直荷载和水平张力进行计算分析，根据分析结果，设计了一套用于带电更换500kV同塔双回输电线路绝缘子的成套工具，并在作业现场应用。
1 直线塔受力分析计算（略）
500kV超高压输电线路带电作业主要工作为：更换直线和耐张塔的单片或整串绝缘子，而更换作业过程中需用绝缘工具配合各种卡具、丝杆来承担导线和金具的荷载，使绝缘子串受力松弛，以利于作业人员更换，为此对架空导线的垂直荷载和水平张力进行研究计算有重要意义，研究结果即为带电作业工具设计提供依据，又可验算在导线上作业的安全。
本文选取500kV鼎星Ⅱ线典型塔063#杆塔作为分析依据，导线型号为JL/G1A-300/40，计算综合拉断力87.74kN，单位重量为1131kg/km。
2 成套工器研制（略）
该成套工器具由丝杠、拉板、横担侧边卡、软质拉绳、软质拉绳连接头和联板卡具等部件构成，用于带电更换500kV同塔双回输电线路绝缘子。
2.1 横担侧边卡
横担侧边卡为7字型卡，包括围成横担卡口的水平段和竖直段，水平段的外端设有插槽、竖直段内设有竖向通道，竖向通道的外壁顶部垂直布置有U型槽。水平段的外端面向下伸出形成限位台。
竖向通道的横截面为U型，分别布置于竖向通道的两侧壁上。竖直段和水平段的内部均镂空以减轻自重。且竖直段的宽度自上向下逐渐减小。
图2 横担侧边卡
2.2 联板卡
联板卡为蝶形卡具，包括托板和铰接于托板两端的一对夹紧组件。夹紧组件包括一对平行布置的夹板，两夹板通过多个销轴可拆卸连接为一体。夹板为三角型，其最短边为夹持边，最长边相对顶点位置处设有套于夹持边上的加强罩。夹板的另外两个顶点处设有用于连接螺栓的加强孔。
联板卡具还设有弧形托，弧形托连接于所述托板的上方、位于两夹紧组件之间。夹紧组件、托板和弧形托均采由碳纤维制成。
图4 联板卡
2.3 软质拉绳连接头
软质拉绳连接头用于拉绳与上端丝杆的连接。该连接头的结构形式如图5所示。上部设有连接孔，可通过螺栓与丝杆连接，下部设计内空结构，通过锲子将软质拉绳卡住。
图5 软质拉绳连接头
2.4 力学校核分析（略）
在进行绝缘子更换时，受力如图6所示。由图可知，紧线工具受线路垂直荷载及支点反力。对该紧线工具中主要受力部件进行力学分析后满足要求。
图6 紧线工具受力图
3 现场应用
成套工具进行了现场应用，现场应用图如图16所示，成套工具的安装及使用步骤如下：
1）将横担侧边卡、拉板、丝杠连接。
2）调节横担侧边卡中间的丝杆，使横担侧边卡卡住横担上平面角钢。
3）将紧线丝杆连接于横担侧边卡竖直段的竖向通道内。
4）将联板卡具一端穿过联板的中心孔，使托板托住联板的同时两夹紧组件夹紧联板。
5）分别将软质拉绳的两端与紧线丝杠及联板卡具固定。
6）收紧紧线丝杠，绝缘子串松弛，使绝缘子串脱离导线侧，最后完成绝缘子的更换。
图16 现场应用图a：安装横担侧边卡及丝杆
图16 现场应用图b：安装联板卡具
图16 现场应用图c：连接软质拉绳
图16 现场应用图d：连接软质拉绳
从现场应用效果来看，成套工具针对带电更换500kV同塔双回输电线路绝缘子实用性强，大大减轻了作业人员的劳动强度，有效提高作业效率50%以上。
1）选取500kV鼎星Ⅱ线典型塔063#杆塔作为分析依据，对架空导线的垂直荷载和水平张力进行计算分析，结果即为带电作业工具设计提供依据，又可验算在导线上作业的安全。
2）设计了一套由丝杠、拉板、横担侧边卡、软质拉绳、软质拉绳连接头和联板卡具等部件构成的用于带电更换500kV同塔双回输电线路绝缘子的成套工具。通过对各部分力学校核分析，认为设计方案安全可靠，能够满足作业要求。
3）通过对研制成功的带电更换500kV同塔双回输电线路绝缘子的成套工具进行现场应用，证明了工具具有较强的实用性，大大减轻了作业人员的劳动强度，有效提高作业效率50%以上。