输电线路耐张单串前卡工具的改进研发

林军 LIN Jun

（国网四川省电力公司广元供电公司，广元 628000）

0 引言

目前我国输电线路中常用的单串耐张线夹有两种，一种是螺栓型耐张线夹，另一种是液压式耐张线夹。虽然这两种线夹在一定程度上能够保障输电线路运行的稳定性，但不能完成所有耐张绝缘子串的检修，因此，开发出一套能解决液压型耐张线夹绝缘子串检修的组合工器具方式。针对目前输电线路耐张单串绝缘子检修中经常出现的紧线工具工器具无法有效匹配的问题，需结合输电线路发展的特点，以及智能化、高速化、标准化的检修要求，研究出更加安全、可靠、先进的压型耐张线夹绝缘子串检修的工器具组合，以实现对耐张绝缘子串检修“应修必修、修必修好”，在降低工作成本的基础上，提升作业的安全性。基于此，开展输电线路耐张单串前卡工具的改进研发的分析研究就显得尤为必要。

1 传统输电线路单串耐张线夹存在的不足

按照近年来，输电线路故障排查的结果，在进行输电线路耐张单串绝缘子检修过程中，引起安全事故、检修人员伤亡、设备损坏的主要原因是采取了不合理的施工工艺，或者是使用了不匹配的紧线工器具。比如：通过放线来代替紧线，具体方法为：机动绞磨+转向滑车组+紧线钢丝绳，该方法的主要特点是检修工器具比较笨重，费时费力，紧线工器具系统复杂而且重量大，非常不利于人力运距较远的工作点，紧线工器具与绝缘子串的组装示意图如图1所示。

图1 紧线工器具与绝缘子串的组装示意图

从图1 能够看出，绝缘子的水平受力方向和紧线钢丝绳在实际工作状态下，受力方向之间具有一定的夹角，尤其是连接点的导线在三个不同方向拉力的情况下，能够形成对导线的剪切力，从而形成金钩，致使导线发生永久性损伤。此外，紧线钢丝绳组装成工作状态时和绝缘子串之间呈现出的夹角，若在完全代替绝缘子串张力时，无法避免需要回收额外的过牵引长度。尤其是在小档距的孤立档，紧线时一旦超过设计标准的过牵引将会造成严重的倒塔断线和人员伤亡，因此，需要对其进行全面系统的改进，以提升检修的安全性，助力我国智能化输电线路稳定发展。

2 输电线路耐张单串前卡工具改进研发思路

由于传统的专用工器具难以完成对所有耐张绝缘子串的全面检修，急需研发出一套能够有效解决传统工器具存在不足的先进组合工器具。在实际的改进研发中需要结合当地输电线路的特点，综合考虑生产成本、稳定性、可靠性、技术承载力等。尤其是针对输电线路耐张单串绝缘子检修中出现的紧线工器具难以有效匹配的问题，需要找到一种更加科学、合理的解决方案，研究出更加先进、更加安全可靠的输电线路耐张单串绝缘子检修工具器组成，以达到“应修必修，修必修好”的检修目的，在降低工作成本的基础上，保障检修人员的人身安全。为更好地达到这一目的，在实际的改进研发中应严格遵循以下思路：

思路一：结构简单，满足国家电网对输电线路检修工器具的通用技术条件的要求，可靠性高。能够完美满足国家电网对于输电线路检修工器具的技术条件要求。这种思路旨在确保输电线路耐张单串绝缘子检修工具器的可靠性和稳定性，从而在使用过程中避免出现任何可能的故障或问题。

思路二：适用范围广，能对目前在运的110kV 输电线路耐各规格张液压线夹进行检修，轻便适用。既要满足输电线路耐张单串绝缘子检修安全性的要求，也要轻便易携，方便工作人员在任何需要的地方使用。以提升检修工器具的实用性，使其在输电线路检修工作中发挥出更大的作用。

思路三：安全性高，确保操作人员的人身安全，不会对设备造成损伤。既要保障操作人员的安全，避免潜在的人身伤害风险，同时也不会对相关设备造成任何损伤。这一特性使得该工具在日常使用中更加令人信赖，大大提高了它在输电线路检修工作中的安全性[1]。

思路四：通用性强，可与其他检修工器具组件组合使用。应可以和其他检修工器具组件完美组合使用，这一特点使得该工具在检修工作中能够发挥出更大的作用，提高了工作效率，同时也降低了成本。

思路五：操控简单，携带方便，便于工作人员使用，不用经专业培训。这一特性使得该工具在日常输电线路检修工作中能够发挥出更大的作用，无须专业培训即可轻松上手使用，大大提高了工作效率。

3 输电线路耐张单串前卡工具的改进研发方法

3.1 主体组件改进

在输电线路耐张单串前卡工具改进中，应着重考虑设计制造水平满足检修作业通用技术条件的要求，各项功能应相对完善，性能更加可靠，使用方便，且具有良好的通用性，需同时满足耐张单串绝缘子停电检修、带电检修的需求，以提升检修效率，保障输电线路运行的可靠性、安全性、稳定性。按照检修作业工器通用技术条件的要求。输电线路耐张单串前卡工具组成部件可采用高强度钢材或者是合金加工而成，一套完整的输电线路耐张单串前卡工具由卡具基、线夹闭锁、拖瓶挂架、拉板闭锁四大部分共同组成，耐张单串前卡实物图如图2 所示。

图2 耐张单串前卡实物图

此种耐张单串前卡能够有效满足各类型液压型耐张线夹检修的要求，整体结构呈飞翼状，可有效解决卡具边沿和绝缘子顶撞问题，降低操作的难度，避免绝缘子发生损坏。

3.2 卡具基座改进

卡具基座是耐张单串前卡的基础，可通过整体压铸成型，用于平衡紧线系统的不均匀受力情况，卡具基座上沿呈椭圆形，向内逐次缩小。此种改进方法可有效满足多种规格耐张线夹的要求，卡具基座整体成型飞翼型，受力后重心下移，不易出现偏转问题。实物图如图3 所示。

图3 卡具基座改进后实物图

3.3 线夹闭锁改进

在耐张单串前卡中线夹闭锁起到的主要作用是将卡具和线夹固定成一个整体，以克服检修中出现的垂直荷载。在检修时耐张单串前卡受到导线的张力和自重的联合影响，线夹闭锁仅受到导线张力在水平方向的微量分离[2]。为方便操作，在先进闭锁改进时，可继续沿用传统卡具的滑动闭锁方式，受力后自动锁死，卸力后又快速恢复到滑动状态。本次改进后的线夹闭锁装置尾部通过轨道来控制销杆的方向，促使销杆能够沿着轨道滑动，从而实现对卡口的开闭控制。耐张单串前卡的线夹闭锁结构示意图如图4 所示。

图4 耐张单串前卡的线夹闭锁结构示意图（mm）

3.4 拖瓶挂架改进

相比于卡具基座和线夹闭锁，托瓶挂架对材质和加工工艺的要求比较低，大体上呈现出U 型，由直径在5～7mm之间的钢丝制作而成，宽度为52mm，长度为230mm，U 型底部呈现出半弧形。在正常工作状态下，拖瓶挂架只能承受绝缘子串向下的垂直荷载，大小即为此绝缘子串的自重，因此，随着使用时间的增加，拖拼挂架难免会出现变形情况，这是客观存在的，难以从根本上得到有效规避，但并不会影响到卡具和整个紧线工器具组合的正常使用。耐张单串前卡的托瓶挂架结构示意图如图5 所示。

图5 耐张单串前卡的托瓶挂架结构示意图（mm）

3.5 拉板闭锁改进

拉板闭锁的主要作用是促使卡具、紧线组合的拉板能够牢固地组装成一个稳定的工作状态，在实际操作中拉板闭锁会同时受到导线张力和导线自重的联合影响，因此，对安全性和可靠性的要求比较高。拉板闭锁组装成工作状态需要满足金属工器具动静荷载试验的要求。在本次改进中，由于拉板闭锁在工作状态下主要承受的是来自水平方向的拉力，可采用榫卯结构。

4 应用效果分析

耐张单串前卡是一种用于输电线路检修的工器具，它是在广泛使用的各型耐张杆塔液压型耐张线夹的基础上进行综合分析研究后改进而成的。该卡具能够解决目前无法使用传统卡具进行检修的问题，通过推陈出新，开发出一套适用于耐张单串绝缘子检修的工器具前卡。本成果的设计制造水平高、功能完善、性能可靠、使用方便、通用性广泛，适用于全国范围内所有耐张单串的绝缘子和金具检修。使用该卡具可以减轻操作强度、提高操作效率、减少更换绝缘子的停电时间，为输电线路检修的工器具标准化、系统化做出了贡献。该耐张单串前卡与传统耐张后卡规程规范相同，但经过了合理科学的改进，较传统耐张后卡有所区别，其规程规范也进行了相应的修编。修编规程规范主要依据了带电作业通用技术条件以及110kV-500kV 输电线路检修实验规范。此外，该卡具具有翼形卡具的特点，可以与传统卡具高效结合，达到多用途多功能的目的，是创新小组下一步的创新方向。据检修分公司和输变电工程公司的统计，仅本年度对耐张单串液压型线夹绝缘子检修11 次，消除缺陷9 处，消除隐患2 处，保障了电网的可靠供电。

为验证输电线路耐张单串前卡工具改进后的实际效果是否满足输电线路检修的“应修必修，修必修好”要求，必须在改进完成后，进行一系列严谨的试验分析论证。这些试验主要包括以下关键方面：

①输电线路耐张单串前卡金属工器具的机械性能试验周期为两年一次，每年还需进行一次检查性试验，以保障其性能稳定。

②目视检查：耐张单串前卡与连接金具之间的接触应稳固可靠，且装拆方便灵活。此外，卡具各部件应光滑，不得存在尖棱、毛刺、缺口、裂纹等缺陷[3]。

③力学性能试验，应按实际操作受力情况布置，分别进行动、静状态下的整体抗拉试验及破坏性试验。这些试验均在液压拉力试验机上进行，以确保准确模拟实际情况。具体来说，试验过程应按照以下要求进行：静态拉力试验：在模拟112.5kN 的负荷值作用下持续5 分钟，耐张轨道卡应无变形、无损坏为合格；动态拉力试验：在模拟67.5kN 的负荷值作用下，对卡具按照工作状态实际操作三次。耐张轨道卡应轻便、灵活、无卡阻现象为合格；破坏拉力试验：在卡具拉力负荷达到67.5kN 的试验负荷后，应继续均匀缓慢加载（一般采用9.8MPa/s 的应力增加值），直至输电线路耐张单串前卡任意部件破坏为止，其破坏负荷值应达到135kN。

根据试验分析结果表明，输电线路耐张单串前卡工具改进后的结构更加简单，因此故障率较低[4]。同时，操作简便，无需专业培训。综上所述，耐张单串前卡的推广前景极为广阔。

5 结束语

综上所述，通过对输电线路耐张单串钳卡工具进行深入的理论研究和实践分析，成功地改进并研发出了一套专用于输电线路耐张单串绝缘子检修的工器具。这一改进填补了耐张单串液压型耐张线夹检修过程中缺乏专用工具的空白，充分体现了我们在电力工器具研发领域的专业知识和技术实力。该套工器具的研制成功，不仅解决了以往因缺乏专业工具而导致的耐张绝缘子串检修困难、效率低下的问题，更在安全性、可靠性和效率上有了显著的提升。这一创新的检修方式，相较于传统的紧线方式检修耐张绝缘子串，显然更加安全可靠，大大缩短了检修时间，显著提高了检修效果。此外，新工器具的运用还成功避免了在检修过程中可能造成的新的设备损坏，这无疑是对电力设备使用寿命的极大提升，对电力设备的维护工作来说，具有重大的实用价值。这一改进成果不仅在电力设备检修领域具有重大意义，更在实际应用中展示了其巨大的推广价值和应用前景。