110-220kV 输电线路相间间隔棒补装工具的研制与应用

宁文波 孙晓彤

国网山东省电力公司东营供电公司 山东东营 257000

摘要：当紧凑型线路系统发生振动时，会导致间隔棒承受动力。在实际应用中，随着相间间隔棒运行时间的增加，容易出现销钉脱落，间隔绝缘子与连接金具分离的情况，尤其在下相导线脱落时，导线会在作业人员出线后下沉，使得连接金具与间隔棒距离过大，单人无法完成补装，研制此工具可以可解决无法单人线上作业，需要大量地面人员配合的问题。

关键词：架空输电线路；间隔棒；故障排除

1 研究背景

在实际应用中，随着相间间隔棒运行时间的增加，容易出现销钉脱落，间隔绝缘子与连接金具分离的情况，尤其在下相导线脱落时，导线会在作业人员出线后下沉，使得连接金具与间隔棒距离过大，单人无法完成补装，需要将线路停电后由地面配合人员通过绝缘绳索将上相导线下拽才可完成消缺，单次作业不仅费时费力，较长的停电时间也影响了供电的可靠性。为实现带电消缺，减少停电检修时间，研制间隔棒脱落后的带电补装工具是很有必要的。

2 提升导线时的载荷计算

补装相间间隔棒时，需要使用工具提升导线后方可进行。在提升导线时，若选择工具的载荷过小，会造成工具损坏，导线脱落，危害人身安全；相反，如果选择工具的载荷过大，会加大作业人员的劳动强度，降低工效。

补装相间间隔棒时，主要是把导线的综合荷载转移到提线工具上，经过理论分析并结合线路实际情况，我们知道导线的综合荷载主要是由导线垂直荷载和风力荷载所决定的。所以，安装工具的机械强度，应根据导线垂直荷载加上风力荷载选择。在计算出综合载荷后，还应考虑在给定工作条件下的全部使用状况，据此选用在安装工况下能长时间持续工作所允许的工作载荷的工器具。

2.1 垂直荷载计算：

通常近似认为，间隔棒的垂直荷载为导线单位长度上垂直重量与间隔棒安装间距的乘积，并考虑作业人员出线后增加的重量，即：

W=9.9（ml+M）

式中W—导线的垂直载荷，N；

m—导线每米质量，kg/m；

l—间隔棒安装间距，m；

M—作业人员质量，kg；

2.2风压荷载计算：

计算间隔棒所承受的导线横向风压荷重时，通常近似认为是导线单位长度上的风压与间隔棒安装间距的乘积，架空线所承受的风压是由气流的动能所决定的。在温度15℃，0.1013MPa压力下，干空气的密度为ρ=1.226kg/m³。空气的动能（速度头）为：

q=0.5mv²=0.5ρvtFv²

式中v—风速，m/s；

q—速度头，N﹒m；

F—受风平面的面积，m²;

t—导线受风压时间,s;

假设风速稳定,通过速度头即可计算作用于迎风面的“横向理论风压”：

式中P—迎风面承受的横向风压；

C—风载体形系数，导线直径d≤17mm，取1.1；d＞17时，取1.2；覆冰(不论直径大小)取1.2；

F—受风平面的面积，m²；

θ—风向与受风面积间的夹角；

v—风速，m/s；

α—风速不均匀系数，其值v<20，取1.0；20≤v<30，取0.85；30≤v<35，取0.75；v≥35，取0.70。

计算导线受风压平面的面积：

F=dl×10^-3

式中d—架空线的计算直径，mm；

l—间隔棒安装间距，m；

P=0.5×αCρdlv²sinθ×10^-3

计算时认为风向与导线轴向垂直，即θ=90°。

2.3 导线综合载荷

垂直荷载作用力与风压荷载作用力互成90°。导线的综合载荷是导线上的垂直载荷与风压载荷的矢量和，即

2.4 工况载荷

在使用过程中应考虑一定的安全系数，即F=GK，通常K取1.1。

3 工器具设计

3.1 作业方法的确定

提出两种导线提升工具的形式设计：一是绳索式，采用类似紧线器的结构，绳索一端通过挂钩等结构连接间隔棒，另一端固定在导线上，通过收紧绳索的方式提升导线，减少其与间隔棒距离，完成补装。二是绝缘杆式，仿照杆式接地线，一端有钩挂结构，线上作业人员通过直杆连接导线与间隔棒，避免线下人员参与。

3.2 上挂点位置选择

工具下挂点选择在下相导线上，对于上挂点位置提出了三种选择方案：一是钩挂上相导线，与传统作业方式类似，钩挂位置选择上相导线，通过下拽导线的方式缩短两相线间距离，完成间隔棒的补装。二是钩挂间隔棒绝缘护套，间隔棒下端为绝缘子，为缩短绳索长度，选择钩挂位置为绝缘子下部护套，且护套目标较大，方便线上人员操作。三是钩挂间隔棒下部联板，间隔棒下部联板有螺栓穿过的孔洞，可以作为钩挂点，且该结构牢固结实。

3.3 下挂点形式选择

对于下挂点的安装形式提出了两种方案：一是悬吊式，在紧线部分顶部安装带有闭锁结构的吊环，检修人员将紧线工具悬挂在导线上后即可释放双手作业，使用常见的C型挂钩即可。二是套管式，在紧线部分底部安装相应尺寸的线夹，通过套管式结构将其固定在导线上。两种方案作业过程中整个工具都位于导线上方。

3.4 钩挂及紧线部分设计

工具上下挂点通过U型挂钩和C型挂钩固定，为避免工具脱出，C型挂钩应设有闭锁挡板。紧线部分采用棘轮结构，操作省力便于线上人员使用。

4 使用说明

图1 工具设计详图 图2 使用方法示意图

5 结束语

对工具的负载能力进行测试，经检查，工具在使用过程中，连接稳固、操作便捷，在固定U型挂钩后，收紧绳索过程中工具牢固无异常，工作结束后外观功能等仍正常。经现场实践，利用补装工具，可以单人完成补装工作，不再需要地面人员拉拽，大大提消缺工作效率。

在在购置和选择工具时, 应注意以下几个方面:

（1）提升悬垂型杆塔导线时, 必须通过力学计算选择合适的工具。严禁超负荷使用工具。在使用时, 工具上标明的额定负荷应大于导线工况下的负荷。在一般情况下都将工况下荷载乘以一个大于 1的安全系数即可。

（2）在进行力学计算时, 应考虑同一电压等级不同线路的通用性。即应计算出同一电压等级不同线路中最大档距、最大截面的导线荷载。防止在作业中小荷载工具用在大荷载设备上, 以免造成不安全隐患或事故。

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