(福建省电力有限公司宁德供电公司 宁德市 352100)
摘要:由于架空线路自身张力比较大，又要长期受到微风或覆冰的影响，如果耐张线夹压接工艺不合格，容易造成线路的断线，给线路的安全运行带来了不小的隐患。尤其是架空线路下方有高速公路、高速铁路、加油站等重要设施，一旦发生线路断裂掉线，势必造成重大的灾害。本文通过研制一种装置，对铝管与钢锚凸轮的压接尺寸进行测量，实现耐张线夹压接工艺的带电检测，来评估耐张线夹压接工艺是否合格。该装置实现了在线路带电的情况下对耐张线夹压接工艺的检测，避免由于耐张线夹的压接工艺问题引起倒杆断线事故，提高电网的稳定性。对后续杆塔耐张线夹的验收和运行维护具有借鉴的意义。
关键词：耐张线夹；压接工艺；带电检测
项目背景
2016年01月25日， 220kV宁梨Ⅱ路发生跳闸故障，重合闸未动作，强送不成功。根据保护测距信息进行特巡，发现220kV宁梨Ⅱ路#30塔B相小号侧下耐张线夹与导线脱落，B相耐张压接管断裂，#29-#30档B相下子导线掉落地面，跳线搭在下方的A相耐张绝缘子。此次耐张压接管断线事故造成线路停电24小时，直接经济损失380万元，给业主带来了很大的不便，影响了电网的安全稳定性。通过对国网2013年-2016年110kV-500kV电压等级耐张线夹断线故障的分析，故障统计表如表1所示。
从表1中得出2013-2016年发生的耐张线夹断线故障，92.8%是由于铝管与钢锚凸轮压接不合格造成的。考虑到能不能研制一种装置，对铝管与钢锚凸轮的压接尺寸进行测量，来评估耐张线夹压接工艺是否合格。目前耐张线夹的检测主要为X光探伤检测，他的优点是可以根据压接管材料元素的不同，反射出压接管内部的压接情况，但是必须为停电作业，影响电网供电的稳定性。基于以上问题提出的，通过研制一种输电线路耐张线夹压接工艺带电检测装置，在线路带电情况下也可以对耐张线夹进行检测，避免由于耐张线夹的压接工艺问题引起倒杆断线事故，提高电网的稳定性。
1 耐张线夹断裂故障的分析
1.1 耐张线夹压接原理
耐张线夹由铝管与钢锚两部分组成，钢锚起到接续和锚固导线钢芯的功能，铝管用于接续导线的铝股部分。整个耐张线夹的承力主要在三个压接位置，分别为导线铝股和铝管压接位置（图中位置）、钢锚钢管部位压接位置（图中位置）以及钢锚和铝管压接位置（），如图1所示。
图1 耐张线夹结构示意图
220kV宁梨Ⅱ路导线型号是LGJ-630／45型钢芯铝绞线，配套耐张线夹型号为NY-630/45BG型，通过查阅NY-630/45BG耐张线夹对导线的握力情况，受力情况如表2所示。
耐张杆段受力模式为：档距内钢芯铝绞线受力分解为铝绞线和钢芯（见表2）、铝绞线的受力传递给铝管，铝管传递给钢锚，因此可知钢锚的三个卡槽所承受的拉力占这个档距拉力的63.05%，钢锚与导线钢芯压接部分承受的拉力占这个档距拉力的36.95%，钢锚的三个卡槽承受主要拉力，如图2所示。
图2耐张线夹处应力分布示意图
1.2 耐张线夹断裂原因及分析
根据220kV宁梨Ⅱ路运行情况，对220kV宁梨Ⅱ路耐张线夹断裂故障的原因及分析：压接人员未能依据《输变电工程架空导线及地线液压压接工艺规程》（DL/T 5285-2013）的要求进行压接，钢锚的侧压区液压定位错误，没有完全将钢锚的凹槽压接到位。正常的情况下耐张线夹区钢锚凸轮与铝管应有明显的咬合痕迹，结合紧密，无缝隙。图3可以看出钢锚凹槽与铝管明显没有压接到位。钢芯承受63.22kN，钢锚凹槽承受107.91kN。因此可知钢锚的三个凹槽所承受的拉力占这个档距拉力的63.05%，钢锚与导线钢芯压接部分承受的拉力占这个档距拉力的36.95%，钢锚的三个凹槽承受主要拉力。由此能够判别耐张线夹的断裂的原因为：钢锚凹槽与铝管的液压定位不准，钢锚的凹槽位置未被压接到位，导致钢锚与导线钢芯压接部分承受的拉力增大，尤其在大档距、大高差的情况下，随着导线覆冰和风力的摇摆，钢芯在超承载能力作用下造成耐张线夹的断裂。
图3耐张线夹的压接照片及分析
2 耐张线夹压接工艺带电检测装置的设计
2.1设计方案提出及分析
查阅技术书籍、互联网、档案等。初步提出两个方案:①地电位进行耐张线夹压接工艺的带电检测。②等电位进行耐张线夹压接工艺的带电检测。方案一：地电位耐张线夹压接工艺的带电检测，在线路不停电的情况下，作业人员处于地（零）电位的状态下，使用绝缘工具间接接触耐张线夹，对压接工艺尺寸进行测量。方案二：等电位耐张线夹压接工艺的带电检测，在线路不停电的情况下，作业人员身穿屏蔽服，直接接触耐张线夹，人体和带电体的电位差等于零，利用测量工具对线夹压接工艺尺寸进行测量。
针对所提出的二种方案，从安全性、可实施性、可操作性、效率等方面进行综合评价。经过讨论分析，将安全性，可实施性、可操作性的权重值依次设定为50%，25%，25%。为了便于方案得分的对比与分析，选定经济性的基准值2000 元，经过标幺值处理后，方案一和方案二的经济性标幺值分别为 0.75、1.0。按照各项权重值与对应的数值，依据价值成本法进行计算，通用公式为：
方案得分=（安全性×50%+可实施性×25%+可操作性×25%）/经济性标幺值
带入相应的数值，每个方案得分情况如下：
S方案一=（100%×50%+95%×25%+100%×25%）/0.75=1.316
S方案二=（80%×50%+90%×25%+80%×25%）/1.0=0.825
结论：依据价值成本法计算出方案一得分最高，最终确定“方案一”为最佳方案。
2.2 装置的设计
为检测耐张线夹压接管的压接工艺，设计了压接管测量工具，其结构如4所示，主要包括绝缘操作杆、连接螺栓、测量元件组成。
图4 压接管测量工具结构
（1）绝缘操作杆：通过绘制的图纸进行制作操作杆，材料选择采用玻璃钢环氧树脂杆，不同的的电压等级选用不同长度的操作杆，如表3所示。采用伸缩性绝缘操作杆，便于杆上操作人员灵活使用。样品经检验，专用工具的质量满足GB13398-2008标准。
(2)连接螺栓：根据尺寸绘制翼型螺栓，结构如图所示，采用翼型螺栓，长度为1.6cm，便于操作杆和测量部分连接紧固，加工误差≤±0.5mm，型号符合GB/T 5782-2000螺栓国家标准，强度要求符合国家等级标准。采用翼型螺栓作业人员在杆上操作时可以根据不能的位置调节操作杆的角度。
(3)测量部分：对测量部分进行设计，包括模拟凹槽和刻度尺两部分。参考架空输电线路施工使用手册，确定耐张线夹压接管凹槽的尺寸，通过对被测设备压接管凹槽的测量，设定测量元件凹槽的尺寸，通过模拟压接管的内部结构，将压接的内部结构展现在设备的表面，达到直观的测量目的。如图5为耐张线夹压接管压接工艺的模拟测量。
图5 耐张线夹压接管压接工艺的模拟测量
2.3装置的试验
本装置委托兴化市永盛电力器材有限公司进行试验。样品经检验，专用工具的质量，外观色彩符合国家标准GB13398-92,绝缘性能满足GB13398-2008,专用工具合格。
3 检测装置现场应用及创新
3.1现场应用
图6 耐张线夹带电测量工具现场应用
对220kV兰梨Ⅰ、Ⅱ#23-#53杆段的耐张压接管进行测量，在耐张压接管的全面排查中，发现2处压接管压接不合格的工艺。该种型号的压接管侧压接标准尺寸是11cm，现场压接的尺寸小于11cm，压接不合格（如表4所示）。
（1）本研究实现了由传统的停电检测向带电检测的转变。
（2）避免由于耐张线夹的压接工艺问题引起倒杆断线事故，提高供电的安全、可靠性 。
（3）检验装置操作简单，便于携带，在地电位可进行操作，提高了该项带电作业的安全系数和作业水平。
4 结论和展望
该装置利用绝缘操作杆，完成了由停电检测到带电检测的转变，仪器重0.98kg，工作人员在杆上操作不会费太大的体力，该装置操作简单，体积小、携带方便。通过研制一种输电线路耐张线夹压接工艺带电检测装置，实现线路带电的情况下，也可以对耐张线夹进行检测，避免由于耐张线夹的压接工艺问题引起倒杆断线事故，提高电网的稳定性。
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作者简介:
阮肇华（1986）,男，福建福安人，工程师，长期从事输电线路管理和项目技改工作。
林福（1978），男，宁德古田仁，副高，从事输电线路管理工作。
陈海燕（1988），男，山东菏泽人，工程师，长期从事输电线路运维和管理工作。
论文作者:阮肇华,林福,陈海燕,郑为凑,方善琨
论文发表刊物:《电力设备》2018年第20期
论文发表时间:2018/11/13
标签：工艺论文; 导线论文; 线路论文; 测量论文; 凹槽论文; 拉力论文; 装置论文; 《电力设备》2018年第20期论文;