國網(wǎng)河南省電力公司超高壓公司 高昆鵬 韓 旭 馬 志 靳 航 余 良

1 引言

線路運行過程中，隨著時間的推移線路原始絕緣引流跳線串時常會出現(xiàn)絕緣性能下降、老化發(fā)熱的現(xiàn)象，不能繼續(xù)保證運行過程中的使用要求，嚴重影響線路的安全穩(wěn)定運行，以往的跳線串更換工作因涉及提線提重錘等工作程序，在操作過程中需桿塔上下大量工作人員，過程既費時又費力，使用500kV 耐張塔重錘片提升裝置可極大縮短更換跳線串的時間，人員勞動強度降低，經(jīng)濟效益和工作效率都有了顯著提升。

2 500kV 耐張塔重錘片提升裝置的概述

2.1 500kV 耐張塔重錘片提升裝置的技術(shù)背景

由于線路運行過程中隨著時間的遷移，線路原始絕緣引流跳線串時常會出現(xiàn)絕緣性能下降、老化發(fā)熱現(xiàn)象，不能繼續(xù)保證運行過程中的使用要求，嚴重影響線路的安全穩(wěn)定運行。目前運維單位使用以往傳統(tǒng)的絕緣傳遞繩及轉(zhuǎn)向滑車組合，依靠人力牽引，在操作過程中需桿塔上下大量工作人員共同操作提升工作，塔上作業(yè)人員在利用現(xiàn)有絕緣工器具及繩索對重錘進行捆扎固定和修正提升時穩(wěn)定性的過程既費時又費力。

本設計主要闡述了卡具的設計思路，結(jié)構(gòu)及工作原理，其由橫擔端卡和導線端卡組成。橫擔端卡的U 型槽卡座在橫擔角鋼上，用T 型螺桿進行緊固，橫擔端卡伸出兩翼且連接有左右直線絲杠，導線端卡設置在重錘片的連接螺釘?shù)木o固螺母上，分左右兩片，橫擔端卡的左右絲杠分別與導線端左右卡通過絕緣拉板連接，橫擔端與導線端均需一人可連接整套卡具，橫擔端操作人員伸縮絲杠，導線端操作人員配合更換絕緣引流跳線串。這樣可以簡化檢修流程和所有的設備及人員，在保證安全的前提下加速檢修的工作進度和效率。

2.2 5 00kV 耐張塔重錘片提升裝置的結(jié)構(gòu)及性能特點

首先500kV 耐張塔重錘片提升裝置主要由橫擔端部卡具和導線端部卡具組成，兩者之間由絲杠及絕緣拉板連接[1]。

由于輸電線路高空作業(yè)，操作人員使用的工具盡量輕量化，體積小，容易運輸及操作的，所以在選材方面做了對比采用航空用高強度鋁合金7A04材質(zhì)加工，強度高，方便可靠。

該裝置主要性能特點如下。

一是卡具主體結(jié)構(gòu)、主要受力零部件的原材料，在使用前，已經(jīng)對其化學成分、力學性能進行了復驗，鋁合金材料按GBn223相關(guān)條款組織進行低倍復驗。卡具主體由7A04鋁合金材料鍛件或鍛件毛坯加工成形（不允許采用板料加工），抗拉強度σb（MPa） 不小于490，屈服強度σs（MPa）不小于420，比重P（kg/m3）不大于2.85,材料應符合GB/T3191的有關(guān)規(guī)定。毛坯鍛打時保證了鍛件低倍組織和流線。產(chǎn)品試制對采用的毛坯低倍組織及流線，按照GBn223的有關(guān)要求檢驗，毛坯熱處理后的硬度HB ≥125?？ň咧黧w成型后，進行了熒光及超聲波探傷，確保卡具主體無裂紋后，并對表面進行陽極氧化處理[2]。

二是絲桿與其他主要受力零件，采用40Gr 材料以及性能更好的合金鋼材料，材料符合GB/T3077的有關(guān)要求。

三是鋼制零件的表面，全方位進行鍍鋅及發(fā)蘭處理，鍍鋅層及發(fā)蘭質(zhì)量都按照有關(guān)規(guī)定進行了檢驗。40Gr、45Mn2等易氫脆材料在鍍鋅處理后除氫。

2.3 500kV 耐張塔重錘片提升裝置的工作原理

兩端卡具為簡支梁結(jié)構(gòu)，通過絲杠的螺旋線的轉(zhuǎn)動，將旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)化為線性運動，進行上下伸縮，從而達到更換的目的。

2.4 500kV 耐張塔重錘片提升裝置的技術(shù)參數(shù)

線路等級：500kV；工作負荷：30kN；材質(zhì)：鋁合金；執(zhí)行標準：DL/T463-2006帶電作業(yè)用絕緣子卡具。

2.5 500kV 耐張塔重錘片提升裝置的要求

2.5.1 安全性強

傳統(tǒng)跳線串工作需要的輔助工具多且兩點提升時絕緣子容易歪斜而翻轉(zhuǎn)，而500kV 耐張塔重錘片提升裝置，該裝置可以抑制懸垂串的歪斜及翻轉(zhuǎn)，降低更換作業(yè)的風險，安全性強。

2.5.2 通用性強

500kV 耐張塔重錘片提升裝置，導線端由于該工具的結(jié)構(gòu)簡單，無內(nèi)置型腔，只是連接于重錘片的連接螺釘?shù)膬啥寺菽干?，可適用于不同型號的重錘片，通用性比較強。

2.5.3 節(jié)約成本

500kV 耐張塔重錘片提升裝置，導線端卡具可以快速安裝于重錘片連接螺釘?shù)膬啥寺菽柑?，通過該裝置的安裝代替了用鋼絲套、高強度吊帶對導線在綁扎工作中，降低了作業(yè)難度，對人力、物力和工器具的依賴減少。

3 500kV 耐張塔重錘片提升裝置的設計

3.1 500kV 耐張塔重錘片提升裝置的初步方案

耐張塔型及重錘片懸垂串的連接結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 導線側(cè)重錘片

該裝置初步方案如圖2所示。

圖2 裝置方案

3.2 500kV 耐張塔重錘片提升裝置的強度校核

該鋁合金裝置主要性能參數(shù)，適用絕緣子：500kV 絕緣引流懸垂串。

主要技術(shù)參數(shù)。額定負荷P=10kN ， 動試驗負荷Q=15kN，安全系數(shù)n=2.5，主體材料 LC，σs=412MPa，σb=490MPa。

3.3 橫擔端部卡具

卡具受力分析如圖3所示，中間作為支撐點，可簡化為一兩端懸臂的簡支梁進行受力計算。

圖3 受力分析

簡支梁受力分析如圖4所示。

圖4 簡支梁受力分析

上圖可以看出，因為最大彎矩在A-A,B-B 截面處，所以對此截面的計算為主[3]。

A-A 截面處的強度，該截面慣性距為：IY=170550mm4，該截面的抗彎截面模量為W =6828mm3，施加于該截面上的彎距M =（P/2）×210=（10000/2）×210×2.5=2625000N·mm，則該截面上的彎曲應力σ=M/W，σ=395MPa<σs=422MPa。

B-B 處截面結(jié)構(gòu)如圖5所示，2B-B 截面處強度計，經(jīng)計算截面慣性距為：IY=260500mm4，該截面抗彎截面的模量為W=10516mm3。施加于該截面上的彎距M =（P/2）×210=（10000/2）×210×2.5=2625000N·mm，則該截面上彎曲應力σ=M/W，σ=262MPa<σs=422MPa。

圖5 B-B 截面處強度

3.4 導線端卡具

卡具受力分析如圖6所示，中間作為支撐點，可簡化為一兩端懸臂的簡支梁進行受力計算[4]。

圖6 卡具受力分析

簡支梁受力分析如圖7所示。

圖7 簡支梁受力分析

由圖6、圖7所示可看出，最大彎矩在A-A,B-B截面處，對此截面計算為主。

A -A 截面處的強度， 截面慣性距為：IY=379540mm4，該截面的抗彎截面模量為W=4474mm3

B. 施加于該截面上彎距M =（P/2）×110=（10000/2）×110×2.5=1375000N·mm，則該截面上的彎曲應力σ=M/W，σ=318MPa<σs=422MPa

B-B 截面處的強度計算[5]，經(jīng)計算該截面慣性距IY=4320000mm4，則該截面的抗彎截面模量為W=7300mm3，施加于該截面上的彎距M =（P/2）×110=（10000/2）×110×2.5=1375000N·mm，則該截面上的彎曲應力σ=M/W，σ=200MPa<σs=422MPa。

4 結(jié)語

卡具的主體在工作負荷為30kN 時，工作是安全的，并且能夠保證2.5倍的安全系數(shù)。新研制的500kV 耐張塔重錘片提升裝置可增加使用過程中的實用性及適用性。極大的提高了工作效率，保障了安全供電，為公司生產(chǎn)帶來了一定的經(jīng)濟效益，具有較好的經(jīng)濟效益與社會效益。