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摘要：成都地区新建220kV架空线路普遍采用2LGJ-630/45导线（下称630导线）垂直排列架设方式，630导线重量大、线径粗，带电更换耐张绝缘子串时，现有工具在抗拉强度上存在安全隐患。为此，专门研制了一套耐张工具，并进行性能试验，其额定抗拉负荷达30kN，可以满足成都地区新建220kV线路耐张荷载要求。工程应用表明该套工具安全、方便、快捷，有效解决了220kV垂直双分裂630导线悬垂绝缘子串带电更换问题。
关键词：220kV；630导线；耐张绝缘子串；带电更换；工具
0 引言
目前，成都地区新建220kV架空线路普遍采用2×LGJ-630/45导线垂直排列架设方式。据统计，成都输电运检工区所辖220kV双分裂 630导线共40条，总长737.2 km，约占辖区内220kV线路总长的33%。此类线路可以有效抑制电晕放电，减少线路电抗，增加线路输电容量[1]，然而，却给带电作业提出了新的挑战。
耐张绝缘子串带电更换是输电线路带电作业常见工作之一，采用等电位作业方式。核心工具由关刀卡、丝杠、绝缘拉棒（板）组合而成，统称为耐张工具。针对220kV垂直双分裂630导线，现有耐张工具在抗拉强度上存在安全隐患，不能保证带电作业人员安全。同时，为改进作业方式，提高工作效率和安全性，有必要针对工具做结构性改进。为此，研制1套适用于220kV垂直双分裂630导线的耐张工具对输电线路带电作业具有重要意义。
1 现有耐张卡具分析
成都地区原有220kV输电线路多使用LGJ-400/50导线，重量较轻，带电更换耐张绝缘子串时，现有耐张工具额定工作负荷为20kN，抗拉强度满足要求。而新建220kV线路所用LGJ-630/45导线质量为2060 kg/km，双分裂架线方式使得线路耐张挂点张力成倍增加，必然会增加耐张工具的额定工作负荷。
选取成都地区具有代表性的新建220kV垂直双分裂线路——连桥一线56#塔作为算例，计算每相导线对杆塔产生的荷载大小。220kV连桥一线56#塔受力分析数据见表1。（缺最低点应力）
结合表1数据计算得到每相导线对杆塔产生的应力为26013N，取30kN。由此可见，现有耐张工具在抗拉强度方面存在安全隐患。
2 带电更换220kV线路耐张绝缘子作业工序优化
带电更换220kV线路耐张绝缘子串常采用等电位作业方式。工作时，等电位作业人员通过绝缘软梯进入强电场耐张线夹处，与塔上地电位作业人员配合，安装耐张工具和托瓶架。当丝杠收紧受力时，绝缘子串松弛，待等电位作业人员拔下弹簧销，取出碗头，塔上作业人员将托瓶架中的绝缘子串朝横担侧拖出三四片用绝缘吊绳系好，然后与地面人员配合，利用旧瓶重力吊上新绝缘子串，并将新绝缘子放在托瓶架中，与横担连好。最后等电位作业人员恢复导线与绝缘子串的连接，塔上作业人员松驰丝杆，完成耐张绝缘子串更换。
为提高工作效率和安全性，拟在工作过程中增加一组绝缘吊绳，用于控制托瓶架。当绝缘子串松弛、碗头取出后，慢慢释放托瓶架吊绳，使旧绝缘子串与托瓶架一起下摆，随后新绝缘子串随托瓶架由竖直转为水平，并完成连接作业。
3 220kV双分裂630导线耐张串更换工具设计
220kV垂直双分裂630导线重量大、线径粗，带电更换耐张绝缘子串时，现有工具在抗拉强度上存在安全隐患，同时为了提高工作效率和安全性，设计了一套带电更换220kV双分裂630导线耐张绝缘子串工具，如图2所示。
图2所示耐张工具由关刀卡、丝杠、绝缘拉板组合而成。结构方面：导线端关刀卡设计有一定滑轮，用于安装托瓶架绝缘吊绳；绝缘拉板由1块主拉板和2块侧拉板重叠组成，利用4颗螺栓紧固，拉板两端固定有耳板，用于连接丝杠和关刀卡。材料方面：丝杠选用抗拉强度高，有一定冲击韧性及耐磨性的优质结构钢30CrMnSi制作而成；绝缘拉板采用3240型环氧酚醛玻璃布板制作而成，材料表面经绝缘处理后，绝缘性能好（击穿强度21.2kV/mm），受力强度高，同时还具有重量轻、自洁性好等优点；关刀卡采用超硬铝LC4锻造成型；材料表面经阳极化处理，其耐蚀性、耐磨性、硬度、绝缘性、耐热性均有大幅度提高；绝缘拉板上的4颗调节螺栓采用8.8级高强度工业螺栓（40Cr），确保横向受力稳定。
4 耐张工具强度验算
4.1 金属卡具强度验算
4.2 绝缘拉板强度验算
绝缘拉板由环氧酚醛玻璃布板制成，机械强度相对较小。由于拉伸应力与绝缘拉板长度无关，而挤压应力和剪切应力受拉板长度、螺栓位置影响[4]。为了验算极限工况下绝缘拉板的机械强度，假设拉板调于最大长度，且主拉板与侧拉板仅用2颗螺栓固定，如图3所示。
由验算结果可知，设计的220kV垂直双分裂630导线提线工具机械强度满足要求，且留有较大裕度，适用于成都地区新建220kV线路的悬垂绝缘子串带电更换工作。
5 性能试验及工程应用
5.1性能试验
5.1.1绝缘性能试验
根据DL/T 878-2004对拉板做绝缘性能试验[5]，其试验结果见表2。试验过程中绝缘拉板并未发生击穿、闪络、发热现象，由GB/T 15632-2008可知，提线工具绝缘性能合格[6]。
5.2工程应用
220kV垂直双分裂630导线提线工具经绝缘性能和机械性能试验合格后，成功应用于220kV连桥一线56#和220kV临兴一线8#雷击绝缘子带电更换作业中。现场作业时，将两套提线工具布置在绝缘子串左右两侧，保证导线提升过程中的稳定性，同时起到后备保护作用。
6 结语
所研制的提线工具在使用过程中安全、方便、快捷，有效解决了220kV垂直双分裂630导线悬垂绝缘子串带电更换问题。主要有以下优势：
1）额定抗拉负荷达到30kN，满足成都地区新建220kV线路垂直荷载要求。
2）钩体铰链的设计确保子导线受力均匀，有效降低了上子导线挂钩所受剪切应力。
3）特别针对630导线设计提线钩体，保护作业过程中导线铝股不受损伤。
4）绝缘拉板双排螺栓在平衡受力的基础上减少单排螺栓所受横向剪切应力，大大增强拉板纵向受力稳定性。
参考文献：
[1]陈永平．双分裂导线双悬垂绝缘子串带电更换[J]．湖南电力，2010，30（1）：52-54．
CHEN Yongping． Live Replacement of Double-bundle Double-overhang Suspension Insulator String[J]．Hunan Electric Power，2010，30（1）：52-54．
[2]王密，凌志勇，张尧．地电位更换220kV输电线路单串直线绝缘子新工具研制[J]．广东科技，2013，58（24）：，101-102．
WANG Mi，LING Zhiyong，ZHANG Yao．A New Tool Development of Single Suspension Insulator String Ground Potential Replacement on 220kV Transmission Line[J]．Guangdong Science and Technology，2013，58（24）：，101-102．
[3]陈国信，吴增辉，邓开清．多回同塔110kV线路悬垂绝缘子串带电更换研究[J]．供用电，2010，27（3）：57-59，63．
CHEN Guoxin，WU Zenghui，DENG Kaiqing．Study on Live Replacement of Suspension Insulator String for 110kV Multiple-circuit on the Same Tower[J]．Distribution and Utilization，2010，27（3）：57-59，63．
[4]GB/T 18037-2008 带电作业工具基本技术要求与设计导则[S]．
[5]DL/T 878-2004 带电作业用绝缘工具试验导则[S]．
[6]GB/T 15632-2008 带电作业用提线工具通用技术条件[S]．
作者简介：黄凯 男（1989-04）本科 主要从事输电线路施工、检修、带电作业等相关工作。
熊杰 男（1991-09）本科 主要从事输电线路运行、检修等相关工作。
李倩竹 女（1989-03）硕士 主要从事输电线路工程项目管理相关工作。
论文作者:黄凯,熊杰,李倩竹
论文发表刊物:《基层建设》2017年第23期
论文发表时间:2017/11/13
标签：绝缘子论文; 导线论文; 作业论文; 工具论文; 线路论文; 成都论文; 抗拉强度论文; 《基层建设》2017年第23期论文;