摘 要：目前500kV變電站內(nèi)更換懸式絕緣子是一個(gè)專業(yè)交叉點(diǎn)，隨著該項(xiàng)工作日益增多，我們制作一種變電站內(nèi)更換懸式絕緣子的專用工具，其尺寸和受力均應(yīng)滿足站內(nèi)需求。該卡具具有很強(qiáng)的通用性，其卡具尺寸可調(diào)節(jié)，可用于500kV變電站內(nèi)所有型號(hào)懸式絕緣子的更換工作。使用該工器具后，可大幅縮減更換站內(nèi)破損絕緣子人數(shù)和時(shí)間，提高更換工作效率及工作安全，減少高空作業(yè)人數(shù)，降低作業(yè)人員勞動(dòng)強(qiáng)度，減小過(guò)牽引，提高設(shè)備和電網(wǎng)的安全穩(wěn)定性和可用率。

關(guān)鍵詞：超高壓；變電站；懸式絕緣子；更換；通用卡具

1 前言

截止2016年11月15日，河南省在運(yùn)500kV超高壓變電站已達(dá)到40座，每座變電站使用的懸式絕緣子片數(shù)都是數(shù)以萬(wàn)計(jì)，懸式絕緣子用量巨大。

懸式絕緣子會(huì)因?yàn)槎喾N原因，引起絕緣子老化或缺陷。比如：絕緣子出廠質(zhì)量問(wèn)題、表面污穢引起延面電弧放電發(fā)熱、微風(fēng)震動(dòng)、雨雪、冰雹、暴曬等自然力量影響、長(zhǎng)期處于機(jī)械電磁環(huán)境等。都可能會(huì)造成絕緣子內(nèi)部應(yīng)力不均衡，使懸式絕緣子低值、零值、破損等。目前，隨著各個(gè)變電站投運(yùn)時(shí)間增加，變電站內(nèi)懸式絕緣子缺陷日益增多，直接影響河南主網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行。

2 現(xiàn)狀

變電站內(nèi)懸式絕緣子更換在電力系統(tǒng)內(nèi)一直以來(lái)都是一個(gè)容易被忽視的問(wèn)題，也是一個(gè)讓人頭疼的問(wèn)題。為什么說(shuō)讓人頭疼呢？因?yàn)樵陔娏ο到y(tǒng)內(nèi)，變電和線路是兩個(gè)不同的專業(yè)，其分界點(diǎn)一般是在變電站內(nèi)的出線龍門架，龍門架以外的部位，屬于線路專業(yè)，龍門架以內(nèi)的部位，屬于變電專業(yè)。變電站內(nèi)的工作一般都由變電檢修人員負(fù)責(zé)。

因此，對(duì)于變電站內(nèi)更換懸式絕緣子工作，按道理，應(yīng)該由變電檢修人員負(fù)責(zé)，但變電檢修人員因缺乏相應(yīng)的技術(shù)和技能，而無(wú)法開(kāi)展。為了開(kāi)展此項(xiàng)工作，保證河南電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行，目前，通常的做法是變電檢修人員任工作負(fù)責(zé)人，借用線路人員充當(dāng)工作班成員來(lái)開(kāi)展此項(xiàng)工作。

但是，新的問(wèn)題又來(lái)了，對(duì)于線路專業(yè)來(lái)說(shuō)，在線路上更換瓷瓶工作是一項(xiàng)常規(guī)工作，已開(kāi)展多年，經(jīng)驗(yàn)豐富，一般的工作方法都是通過(guò)不同的專用卡具進(jìn)行更換。但是線路上更換絕緣子的卡具的噸位和尺寸一般都比較大，因絕緣子型號(hào)、結(jié)構(gòu)不同而不能在站內(nèi)使用（站內(nèi)多為7噸、10噸、12噸、16噸的三傘絕緣子，片間間距較小）。目前沒(méi)有適合于站內(nèi)絕緣子的專用更換工具，造成更換站內(nèi)絕緣子工作困難，只能使用最笨的作業(yè)方法，用手扳葫蘆打松瓷瓶，作業(yè)時(shí)間漫長(zhǎng)、而且作業(yè)強(qiáng)度極高，作業(yè)難度大。而且容易產(chǎn)生過(guò)牽引，對(duì)龍門架造成損壞。

以500kV嘉和變更換破損絕緣子為例。2015年，嘉和變破損絕緣子十余片，讓變電中心與輸電中心配合處理。2015年4月22日，變電中心出一名工作負(fù)責(zé)人，我輸電中心出一個(gè)作業(yè)班10名工作班人員在500kV嘉和變更換500kV管母“V”形斜拉絕緣子串，因無(wú)專用更換工具，我們用了兩種作業(yè)方法開(kāi)展更換工作，兩方法更換工作均用時(shí)4個(gè)多小時(shí)，而且作業(yè)強(qiáng)度、難度都很大。其作業(yè)方法為：①整串絕緣子放地面更換。使用手板葫蘆將絕緣子打松，然后用汽油機(jī)動(dòng)絞磨將整串絕緣子從高空放下，地面人員在地面進(jìn)行絕緣子更換，換好后再拉到掛點(diǎn)處，由高空人員再將絕緣子串安裝到位。②單片更換。高空作業(yè)人員將需更換處用手扳葫蘆打松，將絕緣子片取下更換。由于絕緣子片自身重力，打松后為防止整體下垂影響更換，需提前用鐵絲固定相鄰多片絕緣子。

3 卡具相關(guān)研究

以上兩種作業(yè)方法看似簡(jiǎn)單，因高空作業(yè)人員都是懸在瓷瓶上作業(yè)，操作起來(lái)難度極高。究其原因，就是因?yàn)闆](méi)有站內(nèi)絕緣子更換的專用工具。沒(méi)有人在這個(gè)專業(yè)交叉點(diǎn)做研究。因此，我們經(jīng)過(guò)了幾次作業(yè)后，決定研制500kV變電站內(nèi)更換懸式絕緣子專用卡具。但是如果對(duì)每種型號(hào)的絕緣子都制作一種專用工具，不僅卡具種類繁多，生產(chǎn)周期長(zhǎng)，而且花費(fèi)較大，經(jīng)濟(jì)性差，造成浪費(fèi)。因此我們需要研制一款具有通用性、適合更換500kV變電站內(nèi)所有懸式絕緣子的專用卡具。在更換破損懸式絕緣子時(shí)，用專用卡具卡住需更換絕緣子兩端的絕緣子金具上，收緊卡具，完成破損懸式絕緣子更換工作，替代原有手板葫蘆起重的老方法。

考慮到不同型號(hào)的絕緣子鋼帽型號(hào)不一致，同一型號(hào)的絕緣子不同的生產(chǎn)廠家生產(chǎn)，鋼帽大小也不一致，所以站內(nèi)更換懸式絕緣子的工具應(yīng)具有通用性。可適用于全省500kV變電站絕緣子串單片的更換工作。

為使站內(nèi)更換懸式絕緣子的卡具具有通用性，其卡具直徑應(yīng)可調(diào)整。我們收集變電站內(nèi)所有的懸式絕緣子型號(hào)，查找相關(guān)絕緣子型號(hào)圖紙，獲得鋼帽尺寸范圍以及瓷瓶組裝好后的片間距。站內(nèi)絕緣子幾個(gè)代表型號(hào)主要為：XWP3-160，XWP3-120，XWP3-100，WXP3-70等，以此為基礎(chǔ)，確定卡具直徑可調(diào)節(jié)范圍，以適用于不同型號(hào)絕緣子，以滿足其通用性。

為達(dá)到其受力要求，及安全性要求。我們收集變電站內(nèi)所有檔距接引線的施工圖紙，查找圖紙獲得最大張力，通過(guò)計(jì)算，其懸式絕緣子選型的安全系數(shù)遠(yuǎn)高于線路，因此，我們以絕緣子噸位來(lái)確定卡具噸位，完全可滿足其受力要求。目前現(xiàn)有的鋼、高強(qiáng)度鋁合金類、鈦合金高強(qiáng)度抗拉金屬，即可滿足其受力的情況，而且工具可做的小巧、輕便，適應(yīng)于變電站內(nèi)較為復(fù)雜的作業(yè)環(huán)境。

4 主要技術(shù)難點(diǎn)

4.1 卡具的調(diào)節(jié)方式及材料的加工工藝

為了確定卡具的調(diào)節(jié)方式，我們對(duì)比了幾種不同形式的調(diào)節(jié)方式，主要有更換卡模的方式和可調(diào)螺絲線性調(diào)節(jié)方式，考慮了實(shí)用性、可操作性、安全性、經(jīng)濟(jì)性等多方面因素，通過(guò)各種不同形式的調(diào)節(jié)方式實(shí)驗(yàn)及研究，確定卡具的調(diào)節(jié)方式為線性調(diào)節(jié)。

對(duì)于卡具材料選擇，我們翻閱了各種標(biāo)準(zhǔn)：卡具主體宜采用LC4鋁合金材料，材料應(yīng)符合GB/T3191的有關(guān)規(guī)定。絲杠與其他受力零件，宜采用40Cr材料或性能更好的合金鋼材料，材料應(yīng)符合GB/T3077的有關(guān)規(guī)定。

為使卡具盡量輕便，小巧，并且受力滿足要求，我們按照標(biāo)準(zhǔn)最終選用鈦合金材料，滿足各項(xiàng)受力要求。

4.2 數(shù)顯壓力計(jì)的安裝

在前面我們提到，在孤立檔緊線時(shí)，每收緊一點(diǎn)，拉力都會(huì)以幾何倍數(shù)增長(zhǎng)，為防止過(guò)牽引對(duì)構(gòu)架、卡具等設(shè)備造成損害，我們計(jì)劃將壓力計(jì)安裝在卡具上，在站內(nèi)高空操作時(shí)，工作人員可通過(guò)數(shù)顯壓力計(jì)直接可觀看到實(shí)際使用的噸位大小，可實(shí)時(shí)監(jiān)控拉力值，有效避免過(guò)牽引，更換過(guò)程安全可控。

4.3 通過(guò)型式試驗(yàn)

由絕緣子型號(hào)可以看出，我們研制的卡具實(shí)際上就是卡具直徑可調(diào)節(jié)的閉式卡，其最大受力滿足16噸的絕緣子即可。對(duì)于新設(shè)計(jì)生產(chǎn)的工具來(lái)說(shuō)，在應(yīng)用于生產(chǎn)前，產(chǎn)品必須通過(guò)型式試驗(yàn)。為滿足型式試驗(yàn)要求，需準(zhǔn)備三套產(chǎn)品樣件進(jìn)行試驗(yàn)，以證明產(chǎn)品符合設(shè)計(jì)性能要求。型式試驗(yàn)前，需進(jìn)行外觀檢驗(yàn)和主要尺寸檢驗(yàn)，合格后，依次進(jìn)行動(dòng)荷重試驗(yàn)、靜荷重試驗(yàn)、破壞性試驗(yàn)。對(duì)于DBK45-160卡具來(lái)說(shuō)（適用于160kN金具的閉式卡），其額定荷重為45kN，動(dòng)態(tài)試驗(yàn)荷重為67.5kN，靜態(tài)試驗(yàn)荷重為112.5kN，破壞荷重為135kN，適用絕緣子級(jí)別為160kN。卡具如能滿足160kN等級(jí)的試驗(yàn)，也完全可滿足120kN，100kN，70kN的情況，即可應(yīng)用于生產(chǎn)。

該卡具于2016年在國(guó)網(wǎng)電力科學(xué)研究院（原武漢高壓研究所）通過(guò)了型式試驗(yàn)。

5 效益與推廣

使用該卡具后，產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益：

（1）提高更換工作效率及工作安全；

（2）減少高空作業(yè)人數(shù)，降低了人員、車輛等費(fèi)用；

（3）降低作業(yè)人員勞動(dòng)強(qiáng)度，更換作業(yè)更加輕松、安全；

（4）有效減小過(guò)牽引，杜絕了對(duì)龍門架等構(gòu)架的損壞程度，提高了安全性；

（5）減少停電時(shí)間，減少了供電損失，提高設(shè)備和電網(wǎng)的安全穩(wěn)定性和可用率，對(duì)電網(wǎng)可靠運(yùn)行有重要意義。

（6）通過(guò)本次研發(fā)過(guò)程，擴(kuò)大線路專業(yè)人員知識(shí)面，促進(jìn)線路專業(yè)與變電一次專業(yè)某些領(lǐng)域的融合，促進(jìn)交流。

之后，我們?cè)谑?nèi)500kV變電站進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)使用，確定作業(yè)人員，作業(yè)時(shí)間等各參數(shù)，編制標(biāo)準(zhǔn)化作業(yè)指導(dǎo)書，使用說(shuō)明書等，形成體系，準(zhǔn)備在河南省內(nèi)進(jìn)行推廣運(yùn)用。

6 結(jié)論

使用站內(nèi)絕緣子的專用更換工器具后，摒棄了傳統(tǒng)的使用手板葫蘆起吊的方法，避免了工作時(shí)間長(zhǎng)，工作強(qiáng)度高，容易產(chǎn)生過(guò)牽引等難題。

使用該工器具后，可真正起到了小工具、大作用的效果，可大幅縮減更換站內(nèi)破損絕緣子人數(shù)和時(shí)間，高空作業(yè)人數(shù)可由之前三人縮減至一人，作業(yè)時(shí)間可由四小時(shí)縮短至半小時(shí)，提高更換工作效率及工作安全，減少高空作業(yè)人數(shù)，降低作業(yè)人員勞動(dòng)強(qiáng)度，減小過(guò)牽引，提高設(shè)備和電網(wǎng)的安全穩(wěn)定性和可用率。

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（作者單位：國(guó)網(wǎng)河南省電力公司檢修公司）