超高压输电线路耐张四联串整体更换装置的研制及应用

超高压输电线路耐张四联串整体更换装置的研制及应用

陈亚奎

（安徽送变电工程公司安徽合肥230022）

摘要：随着电网技术的发展，大截面大容量导线在超高压线路上的应用日益普及，大截面导线的使用，孕育了耐张四联绝缘子串型的产生。

关键词：装置简介；创新点；设计原理；关键处理；推广应用

随着国家电网建设的发展，电网密度不断加大，新建输电线路将来面临的运行检修任务也越来越多，长时间的停电检修施工将给国家建设和生产带来巨大的损失，给人民生活带来诸多不便，因此研制一批适用范围广、安全高效、操作轻便的新型检修工器具及检修更换装置已成为生产运行单位的共同目标。安徽送变电工程公司运行的国家电网±500kV龙政、宜华直流输电线路，是安徽省跨区电网的重要组成部分，如因紧急缺陷而停电检修时间过长，将会造成巨大经济损失，同时将影响电网的安全运行。该新型耐张四联卡具更换装置研究完成后，可以最大限度地缩短停电检修时间，为保证线路安全、经济、稳定运行提供更好的保障。

1选题理由

输电线路传统更换耐张瓷瓶串施工是同时利用多只10t链条葫芦配合导线卡头收紧导线，然后进行更换，其笨重的工器具运输及高空安装困难重重，又受到许多条件的制约：特别遇到山区及圩区，光运输就花费大量的人力，高空安装就位更是难上加难，且存在较大的安全隐患，往往是费时、费力且施工效率低下。

2超高压输电线路耐张四联串整体更换装置简介

2.1装置六大技术创新特点

（1）该装置具有体积小、重量轻、工效高、安装操作简单、实用性强等创新点。

（2）该更换装置材质性能技术设计先进，具有很好的机械性力学性能和高强度抗疲劳及抗腐蚀性能，能承受大吨位水平、垂直及抗弯、抗剪荷载，能满足超高压输电线路不同电压等级施工检修的需要。

（3）该装置的承力部件、保护部件、操作部件、连接组合部件等之间的匹配具有较好的灵活、安全、可靠性等先进性；各部件的连接技术含量高。

（4）该装置中高强度铝合金拉板特征在于：具有很强的抗拉、抗弯强度性能，并能通过中间调节孔随意调节拉板长度，以满足更换不同长度耐张绝缘子串的需要。

（5）针对该更换装置要求安全灵活的特点，设计了一种前、后端翼形专用卡具，同时在两翼形卡具组合件上安装省力丝杠实现轻松转移绝缘子串张力。

（6）耐张托瓶架与耐张丝杠一体式结构，消除绝缘子串内部挤压和弯曲，有效地避免绝缘子的损坏。

2.2设计原理和研制过程

2.2.1设计原理

如图1所示：新型耐张四联串整体更换装置主要由牵引板卡槽及配套螺钉1、前端翼形卡主体2、后端翼形卡主体7、高强度铝合金拉板4、托瓶架、卡具丝扛3、拖瓶架丝扛及高强度螺栓8、螺钉9、垫片10组成。此类卡具分前后两卡组合使用，前卡卡在耐张金具串牵引板上，后卡挂在耐张平行挂板金具上，两卡之间通过特制高强度铝合金拉板连接，卡具下装有托瓶架，后卡上还装有省力丝扛杆，用来收紧导线，高强度铝合金拉板上带有调节孔，根据绝缘子串长度，用销钉来调整铝合金拉板长度。

图1耐张四联串整体更换装置结构连接图

2.2.2研制过程

（1）根据耐张四联金具串组装图进行耐张四联串整体更换装置设计构想。如图2所示为线路耐张四联串整体组装图，设想发明一种更换装置，适合在超高压及特高压四联耐张串整串更换绝缘子上使用。第一，要求该装置不仅要求承受耐张瓷瓶串的自重，还要承受超大吨位水平作用张力；第二，要求该装置具有体积小、重量轻、操作携带方便、安全灵活性强、工效高等综合性能特点，同时还要求该装置通用性强，使长短不同的耐张绝缘子串都可进行更换。

图2耐张四联金具串组装图

（2）耐张四联串整体更换装置各组成部件材质设计。考虑到该装置不仅要求承受耐张瓷瓶串的自重，还要承受超大吨位水平作用张力，该装置各部件材质性能的优劣将直接影响到输电线路施工与人身安全，我们通过调阅网上大量资料，要求该材料具有以下优越综合性能才能被选用：1）构造简单，省材省工，灵活、安装方便；2）传力可靠，强度高、韧性和塑性好，质量易于检查，抗动剪荷载性能好；3）加工方便，对结构削弱少，可拆换，能承受大吨位静动荷载，耐疲劳；4）材质要求高、焊接严格、对几何形体适应性强等4大优越性能。

前端翼形卡具（如图3所示）、后端翼形卡具（如图4所示）的组合设计。前后端翼形卡具组合是将前、后端翼形卡具分别卡在导线耐张金具牵引板和平行挂板金具上，两卡之间通过特制高强度铝合金拉板连接，卡具下装有托瓶架，后卡上还装有省力丝扛杆，用来收紧导线。

图3前端翼形卡组装图

图4后端翼形卡组装图

（3）更换整串耐张绝缘子总体方案的确立。更换耐张整串绝缘子串作业总体步骤为：在耐张瓷瓶串上方收紧省力丝杆，在待更换的瓷瓶串上安装托瓶架，并在铁塔侧耐张牵引板施工孔和导线侧平行挂板间安装耐张卡具和丝杆；摘除导线侧绝缘子碗头，以铁塔侧挂点为固定点，通过提升架将绝缘子串提升到上横担位置；摘除铁塔侧延长拉杆前端，用主吊将托瓶架与瓷瓶串拴牢固，下放托瓶架吊绳，摘除托瓶架与后卡连接点，下放托瓶架与整串绝缘子串。

2.3发现的技术关键问题及处理措施

本更换装置所解决的技术关键问题一：此更换装置中各组成部件材质的选择关键，因该装置不仅要求承受耐张瓷瓶串的自重，还要承受大吨位水平作用张力，该装置各部件材质性能的优劣将直接影响到输电线路施工与人身安全。关键问题二：要求该更换装置具有体积小、重量轻、操作携带方便、适用性强、工效高等综合性能特点。故要求该装置的承力部件、保护部件、操作部件、连接组合部件等之间的匹配具有较好的灵活、安全、可靠性，需要对各部件进行专门设计，各部件均需进行相关的力学性能及综合性能试验，然后才能按照加工图纸进行厂家订货；技术含量要求高。

由于目前国内已开展的耐张串绝缘子串更换方法中还没有比较先进成熟的经验可以借鉴，一切必须从头开始。为了解决上述两个技术关键，我们主要采取了如下措施：

（1）大量调阅网上资料及借鉴同行以往的施工经验，充分利用各种资源对本耐张四联串整体更换装置的各部件材质进行综合筛选，最终选择航空用铝合金锻件作为耐张四联串整体更换装置的制造材料。

（2）针对该更换装置要求安全灵活的特点，设计了一种前、后端翼形专用卡具，弥补了传统闭式卡受自身结构限制，安装后不易扭转的缺陷。同时在两翼形卡组合件上安装省力丝杠实现轻松转移绝缘子张力。

（3）针对该更换装置要求适用性强、工效高的特点，设计了高强度铝合金拉板，其特征在于：具有很强的抗拉、抗弯强度性能，并能通过中间调节孔随意调节拉板长度，以满足更换不同长度耐张绝缘子串的需要。

（4）绝缘子串在摘除后，由于绝缘子串自身具有一定的重力，松弛绝缘子会因为自身重力使得绝缘子串之间发生挤压，可能产生绝缘子断裂或自爆等严重后果，将直接影响施工作业人员的人身安全，耐张托瓶架的配合使用有效解决了此安全隐患问题。

（5）针对传统翼形卡具握着耐张金具时有效接触面太小，达不到耐张绝缘子串所承受的机械拉力要求，为此专门设计与耐张绝缘子金具的有效接触面增大的翼形卡具，满足大吨位机械拉力要求。

3装置应用达到的目的和效果

安徽送变电工程公司总结了以往施工经验，并在大量理论计算与试验的基础上，研制成功了一套崭新的新型四联耐张更换装置，并于2009年3月在500kV龙政直流输电线路成功应用，该耐张四联串整体更换装置的推广应用极大地提高了检修安全性及工作效率，达到了为企业降本增效的目的和效果，为企业创造经济效益的同时也产生积极的社会效益，被誉为输电线路新型检修施工工器具发展的又一里程碑。

4装置推广应用前景及建议

本新型耐张四联串整体更换装置的成功研制与推广运用，为其他绝缘子串型整串更换作业项目开展提供了明确的技术发展方向，也为今后投运的750kV、800kV及1000kV特高压输电线路新型检修工器具的研制工作开创了新的思路；同时对今后安全、高效地开展带电作业新型工具器具研究的运行检修单位是个很好的借鉴。

作者简介

陈亚奎（1982-），男，安徽人，工程师，供职国网安徽送变电工程公司，研究方向：运行检修管理。