带电更换500?kV同塔双回直线塔I型串绝缘子工具研究

何鹏杰++李海峰++梁灏

摘 要：目前同塔双回500 kV输电线路直线塔I型串铁塔横担挂点主材结构与常规单回500 kV直线塔横担挂点采用有缝连接不同，造成传统的带电更换500 kV单回直线塔绝缘子串工具不能更换同塔双回直线I型串绝缘子，该文介绍了500 kV输电线路常规同塔双回直线塔I型串绝缘子带电更换方法，研制出了铁塔横担专用卡具、分体式提线钩等工具，从技术参数、受力分析进行深入计算分析，彻底解决了500 kV输电线路常规同塔双回直线塔I型串绝缘子无法带电更换的难题，大大提高了供电可靠性。

关键词：常规同塔双回 直线塔I型串 带电更换

中图分类号：TM72 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2016）09（c）-0028-02

同塔双回线路凭借其有效地节约用地及减少线路走廊的优势，越来越多的投入运营。目前，山西省同塔双回500 kV输电线路直线塔I型串铁塔横担挂点采用无缝连接的背靠背主材，与常规单回500 kV直线塔横担挂点采用有缝连接的主材结构不同，造成传统的带电更换500 kV单回直线塔绝缘子串工具不能更換同塔双回直线I型串绝缘子，严重影响供电可靠性。为了解决这一难题，国网山西省电力公司检修分公司成功研制出了带电更换500 kV输电线路同塔双回直线I型串绝缘子的方法及工具。

1 技术难点

常规500 kV单回直线塔横担绝缘子挂点部位为有缝连接的主材结构，承力丝杠安装后与拉棒、四线钩连接的承力系统，受力合理，操作方便。而500 kV同塔双回直线塔横担挂点部位为无缝连接的背靠背主材，承力丝杠无法与拉棒连接，造成绝缘子无法更换。

2 解决方案

2.1 方案一（更换直线I型单串绝缘子工具）

针对第一个难点，通过在四分裂导线中心正上方设计工作支撑点，横但侧采用角钢卡结构，中间单绝缘拉杆，紧线工具安装在导线侧，并与原有四线钩组合到一起，形成紧线四线钩。

2.2 方案二（更换直线I型单串或双串中的一串绝缘子工具）

将四分裂导线分为两部分，在其正上方设计2个工作支撑点，针对双串绝缘子操作空间狭小，无法满足四线钩进入导线端提升导线，设计出导线端采用分体式小转角二线钩，可以与绝缘拉杆直接连接。横担端采用直线双吊卡结构搭配两根500 kV防扭丝杠，卡具主体与丝杠配合处采用球面接触，使丝杠使用更加灵活（可以达到20°摆角量）。卡具主体中部装在横担端角钢上（∠160以下均适用），对于横担端角钢上的螺栓也进行了避让处理，可以满足同塔双回所有单、双串绝缘子的更换作业。

2.3 方案对比

方案一横担端卡具加工难度大，而且紧线丝杠安装在导线端，不仅增加了等电位人员的操作强度，而且由于占用空间较大，对于导线端空间狭小的双串绝缘子来说，操作困难。而方案二解决了以上两个难点，考虑到经济性、通用性，我们决定选用第二套方案。

3 工具机械强度计算

由于承力丝杠和绝缘拉杆的制作工艺已比较成熟，因此在此不再对其强度进行分析。

3.1 确定工具技术参数

经分析计算，确定了卡具主要技术参数如表1所示。

3.2 横担端卡具计算

横担端卡具受力如图1所示。

A-A截面处的强度计算：

该截面的抗弯截面模量为W=Bh2/6=70×702/6=

57166.7 mm3

施加于该截面上的弯距为：

M=（P/2）×40=25000×40×2.5=2500000 N·mm

则该截面上的弯曲应力为：

σ=M/W

σ=43.7 MPa<σs=412 MPa

B-B截面处的强度计算：

经计算该截面惯性距为：Ia=6351422.221 mm4

则该截面的抗弯截面模量为W=Ia/65.6=96820.5 mm3

施加于该截面上的弯距为：

M=（P/2）×40=25000×40×2.5=2500000 N·mm

则该截面上的弯曲应力为：

σ=M/W

σ=25.8 MPa<σs=412 MPa

C-C截面处的强度计算：

该截面的抗弯截面模量为W=Bh2/6=70×402/6=

18666.7 mm3

施加于该截面上的弯距为：

M=（P/2）×40=25000×40×2.5=2500000 N·mm

则该截面上的弯曲应力为：

σ=M/W

σ=133.9 MPa<σs=412 MPa

3.3 分体式小转角二线钩受力计算

受力如图2所示。

A-A截面处的强度计算：

经计算该截面惯性距为：IY=150749.189 mm4

则该截面的抗弯截面模量为W=IY/19.5=7730.73 mm3

施加于该截面上的弯距为：

M=（P/4）×（22.9+19.5）×2.5=（50000/4）×42.4×2.5

=1325000 N·mm

则该截面上的弯曲应力为：

σ=M/W

σ=171.4 MPa<σs=412 MPa

B-B截面处的强度计算：

经计算该截面惯性距为：IY=555729.222 mm4

则该截面的抗弯截面模量为W= IY/31.8=17475.8 mm3

施加于该截面上的弯距为：

M=（P/2）×（17.6+31.8）×2.5=（50000/2）×49.4×2.5

=3087500 N.mm

则该截面上的弯曲应力为：

σ=M/W

σ=176.7 MPa<σs=412 MPa

连接耳的强度计算：

此处截面容易发生剪断，故该处截面以剪切计算为主。

剪切面面积A=19.5×20=390 mm2

剪切力为P/2=25000 N

故剪切應力为δ剪=25000/390=64.1 MPa

取安全系数为2.5，则LC4的许用剪切应力为：

δ许=490×0.7/2.5=137.2MPa>δ剪=64.1 MPa

由此可以看出，该截面的强度足够安全

由以上计算可以看出，横担端卡与分体式小转角钩在工作负荷为50 kN时，工作是安全的，并且能够保证2.5倍的安全系数。

4 结论

500 kV同塔双回直线塔带电更换I型串绝缘子工具通过设计、试验、试运行、再修改加工等工作，最终达到了现场使用要求，2013年在500 kV轩忻二线同塔双回80#、81#杆塔进行现场试用工作。2014年在500 kV侯阳一线同塔双回227#杆塔再次进行现场试用，完全达到了使用要求。工具安全性能及电气性能均满足带电作业要求，该工具的成功研制将会大大减少同塔双回输电线路的停电时间，提高供电可靠性，创造良好的社会效益和经济效益。

参考文献

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