靳義奎，王春林，呂 博，韓學文，王永俊，張小龍，王 庭，張仲鵬,左 彬，郭才先

(青海送變電工程有限公司，西寧市 810000)

0 引言

隨著輸電線路電壓等級不斷提高以及高壓和特高壓輸電線路大規(guī)模建設(shè)，線路通道受限、輸電線路平行、交跨架設(shè)普遍存在。甚至一檔內(nèi)出現(xiàn)跨越多處不同電壓等級電力線路，產(chǎn)生的感應電流較大。目前張力架線所采用的三輪安全接地滑車，接觸面較小、材質(zhì)電阻率高等原因，導流效果較差，作業(yè)人員面臨觸電的安全風險高〔1,2〕。

1 技術(shù)原理

針對目前張力架線安全接地滑車存在的短板，在不改變導電原理的情況下，通過增大導電接觸面積、增加泄流通道、提高接觸可靠性、改進結(jié)構(gòu)和改善材質(zhì)等幾方面等技術(shù)措施改善導流效果，降低張力架線過程中感應電流對作業(yè)人員安全風險〔3〕。具體如下：

(1)通過增加滾輪數(shù)量增大與導線接觸面積提升導電性能。滾輪共計5個，其中主架體側(cè)上滾輪3個、滾輪架側(cè)下滾輪2個，成齒輪式分布。

(2)通過壓縮彈簧增強長期工況下滾輪對導線持續(xù)夾持力。壓縮彈簧設(shè)置雙根，左右對稱布置，分別與導向柱套接，通過定位塊固定，對導線進行彈性夾持。

(3)優(yōu)化安全接地滑車架體材質(zhì)提高導電性能。主架體和滾輪架采用鋁合金材質(zhì)制作，可大幅度提升整個安全接地滑車導流性能。

(4)主架體背面設(shè)置三個碳刷座，增加了感應電流泄流通道。雙排彈簧給滾輪提供持續(xù)彈性壓力，解決了長期工況下滾輪與導線間松動造成接觸面下降的隱患。滑車構(gòu)架材質(zhì)優(yōu)化、滾輪與導線接觸面積增加，提升整套安全接地滑車的導電性能，降低特殊交叉跨越區(qū)段張力架線感應電流〔4,5〕。

2 結(jié)構(gòu)設(shè)計

2.1 結(jié)構(gòu)

新型多輪滾壓式安全接地滑車結(jié)構(gòu)如圖1所示。主要由主架體、滾輪架、上滾輪、下滾輪、導向柱、定位塊、壓縮彈簧和把手組成，其中主架體和上滾輪為一體，下滾輪、導向柱、定位塊、壓縮彈簧、把手組與滾輪架裝成一體，主架體和滾輪架之間通過定位塊連接成整體，形成一套多輪滾壓式安全接地滑車。

1.上滾輪；2.下滾輪；3.滾輪架；4.導向柱；5.定位塊；6.壓縮彈簧；7.主架體；8.把手；9.碳刷固定柱；10.下輪軸圖1 多輪滾壓式安全接地滑車結(jié)構(gòu)示意圖

2.2 結(jié)構(gòu)強度驗算

(1)主架體強度計算，開孔處的最大剪應力計算式(1)如下〔1〕：

(1)

式中：τmax—開孔處的最大剪應力,MPa；V—計算平面沿主架體平面作用的剪力,N；A—計算截面的面積，mm2；b—截面寬，mm；h—截面高，mm。

根據(jù)計算式(1)主架體和滾輪架開孔處的最大剪應力12.5 MPa，采用的6系列鋁合金材料許用剪應力為75 MPa～130 MPa，其強度滿足使用要求。

(2)彈簧彈力計算式(2)如下：

(2)

式中：K-彈簧勁度系數(shù)，N/mm；G-線材的剛性模數(shù)，N/mm2；d-線徑，mm；Dm-中徑(外徑-線徑),mm；Nc-有效圈數(shù)。

多輪滾壓式安全接地滑車工況下彈簧所能產(chǎn)生的持續(xù)壓緊力計算式(3)如下：

F=k(Δx)=0.88×35=30.8

(3)

式中：F-持續(xù)壓緊力，N；k-彈簧勁度系數(shù)，N/mm；Δx-工況下彈簧產(chǎn)生的形變，取值35。

根據(jù)計算式(3)單根壓縮彈簧30.8 N，兩根彈簧對滾輪所產(chǎn)生的持續(xù)壓緊力61.6 N，在運行工況下能保證導線與滾輪始終充分接觸狀態(tài)，不存在持續(xù)壓緊力下降或長時間運行彈簧彈性減弱而造成的松弛情況。

3 應用成效

(1) 新型多輪滾壓式安全接地滑車與傳統(tǒng)三輪安全接地滑車相比，輪滾增加了2個，接觸面積增加了66 %。根據(jù)電流(I)與電壓(U)、截面積(S)、長度(L)、電阻率(ρ)之間關(guān)系(I= US/ρL)，在同電壓時，感應電流泄流量可提升了66 %；構(gòu)架采用鋁合金材質(zhì)，電阻率小于鋁，計算按鋁取值2.83×10-8，與傳統(tǒng)三輪安全接地滑車鐵構(gòu)架電阻率9.78×10-8相比，電阻率降低了71 %。通過上述增大接觸面積和優(yōu)化構(gòu)架材質(zhì)方法，有效改善了接地滑車對感應電流泄流性能，保證了架線設(shè)備和人員的安全。

(2)新型多輪滾壓式安全接地滑采用雙壓縮彈簧，上下輪滾工況下對導線的持續(xù)壓緊力，相比三輪安全接地滑車增加了100 %，有效解決了運行工況下彈簧因疲勞造成持續(xù)壓緊力下降、接觸面變小、易脫落等問題。

(3)多輪滾壓式安全接地滑車，單位質(zhì)量小，結(jié)構(gòu)簡單，操作簡便，適用范圍廣，電阻率小。并在多個工程張力架線中應用，其效果顯著，現(xiàn)場應用如圖2。

圖2 現(xiàn)場應用圖

(4)多輪滾壓式安全接地滑車，根據(jù)導線型號選配滾壓輪槽底徑，為了做到通用將其分為兩種，其適用導線型號及技術(shù)參數(shù)，詳見表1。

表1 主要技術(shù)參數(shù)表

4 結(jié)語

新型多輪滾壓式安全接地滑車的研制，通過增大接觸面積、優(yōu)化材質(zhì)、增強工況下持續(xù)對導線夾持力、增加泄流通道幾方面，有效解決了常規(guī)三輪接地滑車導電性能差，持續(xù)夾緊力不夠，易脫落的問題，降低了感應電流，保證了張力架線施工過程中設(shè)備、人員的安全。該裝置已取得專利授權(quán)，并在輸電線路張力放線中應用，具有較高的推廣價值。