楊軍

(云南電網(wǎng)公司大理供電局，云南 大理 671000)

線路直線塔地線及光纜金具維護(hù)

楊軍

(云南電網(wǎng)公司大理供電局，云南 大理 671000)

本文在對架空輸電線路直線塔地線支架和地線、OPGW光纜金具組裝方式及桿塔荷載的分析計算基礎(chǔ)上，結(jié)合機械設(shè)計基礎(chǔ)理論，確定了初步的專用工具研制方案。通過自行購買材料、零部件，在加工、裝配和試用過程中不斷完善后，成功研制出一套地線、OPGW光纜金具維護(hù)的專用工具。該專用工具通過在不同電壓等級線路、荷載情況下的4次現(xiàn)場試用，完全滿足對35 kV～500 kV線路通用通用直線塔地線、OPGW光纜金具的維護(hù)工作，而且與傳統(tǒng)的作業(yè)方法相比明顯提高了作業(yè)安全性和工作效率。

專用工具；轉(zhuǎn)動提升；荷載轉(zhuǎn)移；維護(hù)；提升器。

1 前言

架空輸電線路地線、OPGW光纜金具在長期野外運行過程中，由于受外界環(huán)境、外力破壞以及設(shè)備老化、磨損等情況會造成因地線、OPGW光纜掉落的安全生產(chǎn)事故，所以，在日常運維過程中要定期對對地線、OPGW光纜金具進(jìn)行檢查維護(hù)，并及時更換有損傷的金具。在檢查、更換金具工作必須將地線、OPGW光纜提起，轉(zhuǎn)移荷載后，才能將金具解脫檢查接觸面的磨損情況，并視磨損程度進(jìn)行更換。通過對桿塔地線支架結(jié)構(gòu)和地線、OPGW光纜金具組裝形式的分析研究，研制專用工具對線路運行維護(hù)工作具有重要意義。

2 輸電地線、OPGW光纜情況

2.1 荷載分析

通常線路桿塔最大垂直檔距在1 000 m左右，最特殊的情況也很少有超過1 500 m的情況，所以桿塔最大的地線、OPGW光纜荷載在1噸左右，所研制的專用工具只要滿足有1噸的提升力就能滿足要求。

2.2 架空輸電線路桿塔地線支架結(jié)構(gòu)分析

架空輸電線路桿塔地線支架地線掛點處通常采用兩條塔材并攏后一頭固定在地線支架頂部，另一頭伸出支架外側(cè)掛設(shè)地線金具的方式

2.3 高壓輸電線路地線、OPGW光纜金具組裝分析

地線金具金具通常采用：U型螺絲或U型掛板+直角環(huán)或U型環(huán)+懸垂線夾，如采用絕緣架空地線則在懸垂線夾上側(cè)增加一片絕緣子。

2.4 傳統(tǒng)的線路導(dǎo)線絕緣子維護(hù)檢修方式

傳統(tǒng)的線路導(dǎo)線絕緣子維護(hù)、更換方式工具組裝最小長度：鋼繩套出頭 (50 mm)+1T滑車(315 mm)+吊線勾 (100 mm)=465 mm，工具組裝最小長度已大于金具組裝后總長，所以，傳統(tǒng)的線路導(dǎo)線絕緣子維護(hù)、更換方式不能用于地線、OPGW光纜維護(hù)、檢修。

線路施工和運維工作中開展地線、OPGW光纜的提升工作通常采用的方法有四種，一是對垂直檔距小接近飛檔的桿塔采用兩人肩扛的方式提升，二是用鋼繩套加鋼管纏絞的方法提升，三是用平衡緊線的方法提升，四是用加工的輔助橫檔的方法提升。這四種方法各有優(yōu)缺點，而且都存在較高的作業(yè)風(fēng)險和施工局限性，具體分析如下表2所示：

表2 地線、OPGW光纜的提升作業(yè)通常采用的方法優(yōu)缺點分析匯總表

3 工具研制及加工過程圖

3.1 工具安裝支架及相關(guān)配件加工

安裝支架是工具與地線支架直接連接部分，通過安裝支架把提升部件固定在地線支架上。小組成員在充分研究地線支架塔圖的基礎(chǔ)上，采用扁鋼、角鋼為材料，通過與螺絲配合實現(xiàn)支架的固定。安裝支架上的普通螺絲一頭夾板角鋼上，另一頭采用蝴蝶螺帽，如下圖八所示。夾板角鋼另一側(cè)焊接螺帽，螺絲一側(cè)也焊接蝴蝶螺帽，用以加強夾板的緊固力。

3.2 采用扁鐵加工和一個蝴蝶螺絲配合

閉鎖扣材料采用L40?40扁鐵。

3.3 橫擔(dān)材料選擇和制作

橫檔是專用工具主要受力部件，選擇高度h為50 mm，寬度d為450 mm[1]。

1)槽鋼加工長度確定及加工：經(jīng)查閱所部管轄線路地線、OPGW光纜型號及金具裝置圖，最大U型螺絲懸垂線夾為CGU-3型，查閱 《電力金具手冊》CGU-3型懸垂線夾船體長度為：220 mm。加工過程中考慮吊鉤的起吊后兩側(cè)預(yù)料50 mm的活動范圍，決定橫檔加工全長為400 mm，實際有效長度320 mm。

2)槽鋼承受力理論計算：

根據(jù)橫檔強度條件效驗公式[2]：

式中：P—受力N，we—槽鋼截面模量：3.55

受力換算：

根據(jù)查閱相關(guān)資料，抗斷裂安全系數(shù)為2～4倍，取中間值3倍來算，橫檔最大受力為：1. 207 t，能滿足提升荷載要求。

3.4 提升絲杠選擇和長度確定

絲杠是專用工具受力及提升的關(guān)鍵部件與現(xiàn)在使用的5 t的雙勾所用絲杠對比，決定選用公稱直徑基本為20mm的粗牙普通絲杠。粗牙普通絲杠的最大受力也有1噸，能滿足提升荷載要求。

絲杠總長為1 000 mm，平均一切二后各長500 mm，地線、OPGW光纜金具組裝后總長在247 mm～447 mm之間，中間相差200 mm，除去加工和安全余度約100 mm還有400 mm，能滿足操作要求。

3.5 提升器輔助配件的選擇與配合研制

1.支架與橫檔的組裝配合方案分析

專用工具支架的作用是將橫擔(dān)控制在地線支架上，采用角鋼切割成槽鋼槽大，一頭經(jīng)打磨后插入槽鋼內(nèi)，另一頭在直角外15 mm處切掉，然后焊接在槽鋼槽內(nèi)距中心各約25 mm處，并出頭3～5 m。

2.吊鉤方案分析

吊鉤考慮的是它的承載能力，選擇用了U型掛環(huán)UL-7型進(jìn)行加工制作，取5倍的安全系數(shù)，還有1.4噸的荷載能力，能滿足提升荷載要求。

吊鉤加工好后，要解決的問題是與絲杠的連接，以及絲杠與吊鉤的總長度的問題。前面已經(jīng)確定絲杠長度為500 mm，吊鉤長度為150 mm，總長度不夠，因為地線金具最長為447 mm，再加上地線支架掛點角鐵最大為120×120 mm，還有工具橫擔(dān)高35 mm，合計為：602 mm，另外還要考慮特殊的加掛點板情況和預(yù)留預(yù)度，決定絲杠與絲杠組合加工長度為780 mm，不足的部分采用與U型掛環(huán)同直徑的螺桿過度再加公稱直徑為20 mm的細(xì)牙普通絲杠替代。

3.吊鉤與絲杠的連接方案分析與加工：×104mm2，l—許用應(yīng)力：160mm， [σ]—許用應(yīng)力：160MPa。

將已知數(shù)據(jù)帶入公式 (2)計算：

一是先將吊鉤頭兩面磨平再與螺桿過度焊接，背兩片6 mm厚的鋼板條補強滿焊。二是把細(xì)牙普通絲杠兩頭分別過度螺桿和粗牙絲杠焊接，再套入壁厚3 mm的鋼管補強，經(jīng)敲打接觸良好后滿焊。三是焊接、加工過程中必須保持各連接件在一個軸線上。

3.6 轉(zhuǎn)動操作的研制與絲杠的聯(lián)動配合

1)選取直徑為140 mm的鋼管，切割寬度為15 mm的圓圈。

2)選取直徑為14 mm的圓鋼三段按角差120°分布，與粗牙絲杠配套的螺母一個配合。

3)在圓圈與一圓鋼結(jié)合部垂直增加一節(jié)長120 mm的圓鋼，便于操作。

3.7 轉(zhuǎn)動提升方案

1)在橫擔(dān)槽鋼內(nèi)側(cè)焊接螺母，解決絲杠在提升工程中與橫擔(dān)開口處會發(fā)生摩擦傷到絲口的問題。

2)在轉(zhuǎn)動操作手柄螺母下側(cè)再增加焊接一個螺母，最終通過三個螺母組合解決提升力可能不足的問題。

3)在橫擔(dān)與轉(zhuǎn)動操作手柄螺母結(jié)合處增設(shè)一個推力軸承 (其鋼球直徑為：8.5 mm，壓碎負(fù)荷大于 38.5kN，約 3.93噸，滿足承力要求)[3]，解決轉(zhuǎn)動操作手柄與橫擔(dān)摩擦阻力和助力轉(zhuǎn)動的問題。

4)專用工具各部件組裝及起吊實驗。組裝后在加工間試驗，各部件配合正常，提升操作靈活、省力，起吊重物正常，已具備到現(xiàn)場試用條件。

4 現(xiàn)場試用及改進(jìn)

現(xiàn)場試用現(xiàn)分兩個階段進(jìn)行，第一階段是利用線路停電機會開展，第二階段在帶電線路上開展。具體試用情況按以下步驟開展：第一次試用先選擇在垂直檔距較小、桿塔荷載較小的線路上進(jìn)行，目的是試驗工具的操作是否方便靈和；第二次試用選擇在垂直檔距較大、桿塔荷載較大的線路上進(jìn)行，目的是試驗工具的承載能力；第三第四次試用可在帶電線路上進(jìn)行，目的是試驗工具的在線路在帶電情況下的作業(yè)情況，為以后的作業(yè)提供實際操作經(jīng)驗。以下是專用工具在研制過程中所做的4次現(xiàn)場試用的相關(guān)參數(shù)情況：

序號 試用現(xiàn)場(線路) 地線型號 垂直檔距(km) 荷載估算(kg) 作業(yè)人數(shù) 試用情況1 110 kV新雪線N71號塔 GJ-35 0.532 163.55 2 試用成功2 500 kV漫昆Ⅱ回線N5號塔 GJ-70 0.870 523.044 2 試用成功3 220 kV大蘇Ⅰ回線N16號塔 GJ-70 1.051 631.86 2 試用成功4 220 kV大蘇Ⅰ回線N16號 OPGW-80 1.051 583.356 2 試用成功

5 小結(jié)

加工成后的架空輸電線路地線、OPGW光纜專用提升器的順利通過四次現(xiàn)場試用，每次現(xiàn)場試用都成功實現(xiàn)了地線、OPGW光纜的提升要求，并在現(xiàn)場試用過程中對工器具進(jìn)行了改進(jìn)和完善。

該專用工器具的研制成功，為架空線路運維中檢查、更換地線、OPGW光纜金具工作提供了一種簡便、快捷的專用工具和作業(yè)方法，顯著提高了作業(yè)安全性和工作效率。具體分析如下：

1)專用工具加工材料采購方便，且價格便宜。

2)專用工具加工加工工藝要求低，便于制作；

3)專用工具使用操作簡單，只需簡單說明便可獨立開展工作；

4)專用工具總重量約10 kg，桿塔操作員可隨身攜帶，不須采用吊繩傳遞；

5)專用工具提升地線、OPGW光纜作業(yè)安全可靠性高，與傳統(tǒng)的作業(yè)方式相比安全風(fēng)險明顯降低；

6)專用工具提升地線、OPGW光纜作業(yè)簡便、快捷。

6 結(jié)束語

專用工具絲杠的提升荷載經(jīng)過試用證明能滿足各種地線型號下的轉(zhuǎn)移荷載要求，但是對特殊塔型地線支架、特殊地線、OPGW光纜金具組裝方式下，存在該專用工具使用不了的情況，所以還需研制一組較通用的橫擔(dān)，配合現(xiàn)有的絲杠及起吊部件使用；另外，在針對地線、OPGW光纜金具組裝長度滿足不了絲杠長度的情況，可在吊鉤下增加U型環(huán)加長絲杠長度，盡可能以實現(xiàn)所有塔型和金具組裝方式下都能完成地線、OPGW光纜的提升工作。

[1] 張能武，許佩霞.五金手冊 [M].山東科學(xué)技術(shù)出版社，2009，2.

[2] 單輝祖.材料力學(xué)教材 [M].國防行業(yè)出版社，1982，10.

[3] 陸明炯，等.實用機械工程機械工程材料手冊 [M].遼寧科學(xué)技術(shù)出版社，2004，01.

Research on Special Maintenance Tool of Straight Line Tower Ground and OPGW Cable in Overhead Transmission Line

YANG Jun
(Dali Electric Power Supply Bureau，Dali，Yunnan 671000)

Based on the basis of the calculation，combining with the basic mechanical design theory，and analysis of straight wire bracket and a ground wire，OPGW cable for overhead power transmission line and tower load，the special maintenance tool is preliminary designed.Through the purchase of materials，parts，continuous improvement in processing，assembly and trial process，successfully developed a set of wire，OPGW cable maintenance special tool.The special tool is through the field test for 4 times in different voltage grade line，load conditions，to meet the needs of 35 kV-500 kV line general linear tower wire，OPGW cable maintenance work，and compared with the traditional operating method significantly improves the operation safety and efficiency.

the special tool；turn the ascension；axle load transfer；maintain；riser

TM75

B

1006-7345(2014)05-0096-04

2014-08-23

楊軍 (1971)，工程師，云南電網(wǎng)公司大理供電局，研究方向為輸電線路運維技術(shù) (e-mail)yj20089723＠163.com。