ZM型铁塔合成绝缘子串更换专用工具的研制

姚胜利，张 超，龚 奎

安徽省电力公司蚌埠供电公司，安徽蚌埠,233090

ZM型铁塔合成绝缘子串更换专用工具的研制

姚胜利，张 超，龚 奎

安徽省电力公司蚌埠供电公司，安徽蚌埠,233090

对更换合成绝缘子串采用传统作业工艺工具进行了分析，重点介绍了合成绝缘子串更换多功能提升器的研制，对新旧作业工具、工序、时限进行比较。通过模拟操作及高压输电线路现场实地操作验证，该多功能提升器安全可靠，便携、省时、省力，具有较大的推广价值。

ZM型铁塔；绝缘子更换；提升器

近年来，随着电网建设步伐加快，高压输电线路逐年递增。由于合成绝缘子的优点是免维护，可以不清扫，其质量比初期又有了很大提高，故在输电线路上被广泛采用[1]。但合成绝缘子常年暴露在较恶劣的环境中，易遭受雷击、污秽、鸟类的损坏，威胁着高压输电线路的安全运行。采用先进的检测手段、试验技术对绝缘子进行诊断，及时发现缺陷，更换有潜伏故障的合成绝缘子[2]，使得高压输电线路恢复完好状态。目前，在合成绝缘子更换的实际作业中仍采用传统的作业工艺，作业程序繁琐，费时、费力，作业效率低，难以满足国家电网公司对输电线路的停运率和可用系数等要求。为此，积极探求一种更为先进的作业工艺，组织开展合成绝缘子串更换专用多功能提升器的研制，以满足电网安全运行要求。

1 现状分析

蚌埠供电公司管辖110～220 kV的高压输电线路1 780 km,其所辖输电线路合成绝缘子使用数量见表1。其中，110～220 kV的高压输电线路总杆塔5 344基，使用合成绝缘子的杆塔4 147基，占78%，而其中ZM塔型又占总杆塔数的85%。ZM型铁塔与合成绝缘子串典型连接金具为UB 金具连接方式[3]。

表1 高压输电线路合成绝缘子数量

目前，停电更换合成绝缘子仍然采用传统的双钩紧线器或者链条葫芦配合铝合金平梯的作业工艺，程序繁琐，作业工器具(表2)笨重，作业效率低。

表2 传统工艺工具明细表

如何改进作业工具，简化作业程序，提高作业效率，以适应电网快速发展的需要，就成为摆在高压输电线路维护人员面前的一个崭新课题。

2 专用提升工具的研制

ZM型铁塔合成绝缘子串专用多功能提升装置包括直线丝杆、环氧树脂承力梯、导线提升钩。

2.1 安全性要求

ZM型塔合成绝缘子串专用提升工具，应具备安全可靠，操作灵活，携带方便，机械强度满足抗拉、抗弯要求。

2.2 装置制作可行性分析

通过现场比对，用直线丝杆代替双钩紧线器更换直线合成绝缘子串，从应力强度及调节范围上均可满足要求。环氧树脂绝缘板强度高，且具有良好的绝缘性能[4]，选用横截面50 mm×12 mm的环氧树脂绝缘板材制作承力梯代替钢丝千斤、铝合金梯子、工具U型环，不仅机械强度可以满足抗拉、抗弯要求，同时，在同杆塔架设一回路停电检修，另一回路带电运行时，与临近带电体安全作业距离能够保证。因此，装置制作可行。

2.3 直线丝杆的研制

直线丝杆作用于提升导线，转移合成绝缘子承载负荷。传统作业工具使用的双钩紧线器调节行程大，适用范围较广，其缺点是笨重，操作不灵活，如SJ-5双钩紧线器约19 kg。选用同样吨位的直线丝杆，不仅可以满足更换直线合成绝缘子调节行程的要求，同时，丝杆一端与绝缘拉板相连，另一端与横担底座卡具相连，减少杆上作业人员的操作步骤及操作时间，丝杆的重量相对双钩紧线器减轻近2/3。

2.4 环氧树脂承力梯的研制

环氧树脂承力梯一方面承载提升导线的负荷，另一方面供作业人员从横担到导线端爬梯。其一端与丝杆相连，另一端与导线提升钩相连。承力梯的长度，选择110 kV和220 kV输电线路导线挂点采用UB金具连接方式的ZM型塔所使用的合成绝缘子的组合长度。脚钉安装数量适应不同身高的作业人员上下方便，协调自如，脚钉设计成旋转式，以便于工具运输及杆塔上下传递。

2.4.1 环氧树脂承力梯长度选择

按照电压等级、塔型、导线挂点金具连接方式进行逐层筛选(表3)。

表3 合成绝缘子长度明细表

根据表3，考虑到研制工具的通用性，选定拉板长度，220 kV输电线路为2 100 mm；110 kV输电线路为1 200 mm。可以满足表3中90%的合成绝缘子长度，剩余不适用部分则采取加装调节拉板的措施以满足更换要求。

2.4.2 脚钉安装数量及方式

安装间距应考虑人正常攀爬时的抬脚幅度，以便于作业人员上下承力梯更换合成绝缘子，选择身高在165～180 cm之间的10名运检人员进行攀爬时抬脚幅度测试，最后确定脚钉间距为400 mm。

安装数量根据确定的拉板长度和安装间距，以保证拉板的整体承载能力为原则，进行整体统筹布置，最终确定110 kV为2个，220 kV为4个。拉板设计如图1。

图1 拉板设计图

图2 方形箱体旋转收合式脚钉设计图

脚钉连接拉板底座大小既要考虑拉板宽度，以减小局部应力破坏的影响，还要考虑到脚钉结构，以减少工具存放占用空间和搬运的便捷性，最终确定设计成方形箱体旋转收合式脚钉，接触面大小为45 mm×45 mm，详见设计图2；脚钉安装数量及配置见表4；脚钉成品旋转收合展示图见图3；脚钉与拉板组装展示图见图4。

表4 脚钉安装数量及配置表

2．4.3 整体承载能力验证

将整套提升工具委托永安电力工具厂进行机械拉力试验。试验要求：组装好后，模拟现场承载负荷状态，用不小于5 T的拉力进行破坏性试验，持续加大拉力，至拉断为止，记录最大承载力，计算该提升工具的整体安全系数。

效果验证：经永安电力工具厂机械拉力试验结果显示，本套提升工具的最大承载能力为5.6 T，为更换合成绝缘子时所能施加给该工具的2.8倍，满足国家电网公司《电力安全工作规程》要求[5]。

3 新作业工艺与传统作业工艺的比较

采用新作业工艺和传统作业工艺4次模拟更换220 kV同一相合成绝缘子操作，并全过程分时段记录。

3.1 工具比较

更换220 kV合成绝缘子，新作业工艺所需要的工具明显少于传统工艺(表5和图5)。

表5 新作业工艺工具明细表

图5 新工艺作业更换合成绝缘子所需工具

3.2 新工艺程序所需时间的比较

采用新作业工艺更换合成绝缘子程序时间记录见表6；采用传统作业工艺更换合成绝缘子程序时间记录见表7。

表6 新作业工艺更换合成绝缘子程序时间记录

表7 传统作业工艺更换合成绝缘子程序时间记录

由表5和表6可以看出，新作业工艺更加便捷。

4 结 论

采用专用多功能提升器更换悬垂合成绝缘子串作业，作业工具由原来8项减少到5项；作业工艺流程由原来9项减少到7项；作业时间由原来47分钟减少到21分钟。可见，采用新研制的工具后，简化了作业流程，减轻了劳动强度，压缩了作业时间，提高了作业效率，最大程度上缩短了输电线路停运时间，提高了高压输电线路的可用系数和供电的可靠性。

在实际操作试验中，笔者发现，所有的直线杆塔只要其绝缘子挂点采用UB连接方式，基本上都可以采用新作业工艺进行更换作业，拓展了新研制工具的适用空间。同时，绝缘子挂点UB连接方式以其良好的空间摆动能力，越来越受线路设计人员的青睐，这表明该工具的使用空间将不断增大，值得推广应用。

[1]范敏.关于输电线路检修及带电工作的几点建议[EB/OL].[2013-02-28].http://wenku.baidu.com/view/d69

2013-11-01

姚胜利(1958-)，安徽蚌埠人，MBA硕士，工程师，主要研究方向：输配电带电作业。

10.3969/j.issn.1673-2006.2014.01.028

TM211

A

1673-2006(2014)01-0098-04