悬式绝缘子更换通用工具研制

悬式绝缘子更换通用工具研制

陈余兰兴伟杨惠媛陈晨李伟

云南电网有限责任公司大理供电局 云南大理 671000

摘要：绝缘子是输配电线路的重要控件，广泛应用于架空线路。绝缘子长时间的运行会因污秽物、空气湿度等因素使绝缘子裂化，甚至闪落击穿，此时需要对损坏的绝缘子进行更换，因为没有一种通用工具，存在作业劳动强度大、危险系数高的问题，并且更换用和更换后的绝缘子没有合适的装置进行收纳，容易发生跌落损坏甚至伤人事件，绝缘子在运输过程中如果不做保护措施容易发生磕碰损坏，为解决此类问题，本文就绝缘子展开研究，研制了一种悬式绝缘子更换通用工具。

关键词：悬式绝缘子；更换工具；工具研制

引言

国家经济的快速发展离不开电力系统的稳定运行，现阶段电能已经成为家家户户生活的必要能源，在社会发展以及人民生活中扮演着非常重要的角色。为了确保输配电线路长时间运行且不出现故障，绝缘子的日常维护是重中之重。传统的绝缘子维护工作包括绝缘子检测作业以及绝缘子更换作业，都是作业人员登塔手动完成的，操作难度大、危险系数高，并且更换用和更换后的绝缘子没有合适的装置进行收纳，容易发生跌落损坏甚至伤人事件，悬式绝缘子占用空间大，在运输过程中如果不作保护措施容易发生磕碰损坏。

1绝缘子结构

绝缘子是一种能够保证输配电线路绝缘的特殊控件，主要安装在不同电位的导体之间或导体和接地构件之间，使导线与杆塔、大地保持绝缘并承受导线的垂直载荷、水平载荷及导线张力，在输配电线路中具有很高的重要性。通过绝缘子进行固定悬挂能够增加输配电距离，以减少电线之间的容抗作用，降低电流的流失，支撑固定导线并保持导线电气特性，因此在架空线路中绝缘子被广泛的使用。绝缘子主要由金属附件和绝缘件两部分组成，通常情况下，通过以下两种方式将两部分组合起来——水机胶合剂胶合、机械卡装。其中，金属附件由球头钢脚、碗头铁帽和锁紧销构成，球头钢脚、碗头铁帽用于绝缘子之间或绝缘子与金具的互相连接，锁紧销用于球头钢脚与碗头铁帽连接后的位置锁定，防止绝缘子脱出。绝缘件通常呈厚圆盘形状，是承担绝缘子绝缘功能的部分，常用材料是陶瓷、钢化玻璃等，而位于铁帽内部的部分为绝缘子内部电场强度最大部分，其材质、设计是绝缘子内绝缘性能的关键。水泥胶装承担瓷件与铁帽之间的连接任务，直接影响绝缘子的机械强度。多个绝缘子之间可以通过球头钢脚和碗头铁帽的连接形成绝缘子串，这也是绝缘子常见的连接方式。

2绝缘子分类

输配电线路架设过程中需要根据不同的环境、不同的电压等级以及不同的功能要求使用不同类型、尺寸的绝缘子，因此现阶段所使用的绝缘子具有多样性，主要体现在以下几点：

（1）绝缘子分类多样化

以应用场所为分类依据，绝缘子可分为线路绝缘子和支柱绝缘子，根据用途不同线路绝缘子又可分为悬式绝缘子和耐张绝缘子；以绝缘子外形形状为分类依据，绝缘子可以分为伞形绝缘子、草帽形绝缘子和钟罩形绝缘子等；以绝缘材料为分类依据，绝缘子可分为瓷绝缘子、玻璃绝缘子和复合绝缘子（也称合成绝缘子）；以使用电压等级为分类依据，绝缘子可分为低压绝缘子和高压绝缘子；以环境条件分类依据，绝缘子可分为非耐污绝缘子和耐污绝缘子；以绝缘件击穿可能性为分类依据，绝缘子可分为A型即不可击穿型绝缘子和B型即可击穿型绝缘子；以使用电压种类为分类依据，衍生出直流绝缘子；除此之外还有其他具有特殊用途的绝缘子，如绝缘横担、半导体釉绝缘子和配电用的拉紧绝缘子、线轴绝缘子和布线绝缘子等。

(2) 绝缘子技术参数多样化

相同类型的绝缘子在外形尺寸、额定破坏载荷等技术参数方面仍然具有多样性，表1所示为同一类型下的几个绝缘子参数，从表中数据可以看出，同一类型存在多个不同技术参数的绝缘子。

表1 绝缘子参数

(3)绝缘子串架设方式多样化

通常情况下，我们能在电线塔上看到的绝缘子串主要有两种架设方式，水平架设和竖直架设，除此之外在部分变电站还存在倾斜架设的绝缘子串。

由此可见，铺设输配电线路中所使用的绝缘子种类繁多，但是绝缘子的绝缘能力是有期限的，我国电力工业的发展越来越快，对高压、超高压输电线路的铺设需求越来越大，这使得绝缘子在输配电线路中的比重也越来越高。若绝缘子出现故障，则会破坏输配电线路的安全状态，造成严重后果。这就对绝缘子架设以及检修过程中所使用的工具提出了更高的要求，对操作人员来说也是一个很大的挑战。

3更换绝缘子工具存在的问题

绝缘子的更换方法主要有两种，整串更换和单片更换。其作业方法为：①整串绝缘子放地面更换。使用手板葫芦将绝缘子打松，然后用汽油机动绞磨将整串绝缘子从高空放下，地面人员在地面进行绝缘子更换，换好后再拉到挂点处，由高空作业人员再将绝缘子串安装到位。②单片更换。高空作业人将需要更换处用手板葫芦打松，将绝缘子片取下来更换，需要提前用铁丝固定相邻多片绝缘子。由于不同型号和厂家的绝缘子钢帽型号不同，导致没有一种通用的悬式绝缘子更换工具，因此在绝缘子的更换过程中作业强度大、难度高，且比较耗时间，平均更换一次需要4个多小时。

目前，悬式绝缘子配有安装和拆除工具，但是一直缺乏专用的收纳装置，在架空线路进行绝缘子更换时，更换用和更换后的绝缘子没有合适的装置进行收纳，容易发生跌落损坏甚至伤人事件，悬式绝缘子占用空间大，存在收纳不方便的问题，在运输过程中如果不作保护措施容易发生磕碰损坏。

4绝缘子更换工具的研制

以上两种作业方法看似简单，因高空作业人员都是悬在瓷瓶上作业，操作起来难度极高。究其原因，就是因为没有缘子更换的专用工具。因此，我们经过了几次作业后，决定研制一种更换悬式绝缘子专用卡具。但是如果对每种型号的绝缘子都制作一种专用工具，不仅卡具种类繁多，生产周期长，而且花费较大，经济性差，造成浪费。因此我们需要研制一款具有通用性、适合更换大部分悬式绝缘子的专用卡具。在更换破损悬式绝缘子时，使用专用卡具卡住需更换绝缘子两端的绝缘子金具上，收紧卡具，完成破损悬式绝缘子更换工作，替代原有手板葫芦起重的老方法。

考虑到不同型号的绝缘子钢帽型号不一致，同一型号的绝缘子不同的生产厂家生产，钢帽大小也不一致，所以更换悬式绝缘子的工具应具有通用性。可适用于大部分绝缘子串单片的更换工作。为使更换悬式绝缘子的卡具具有通用性，其卡具直应可调整。我们收集了几种常用的悬式绝缘子型号，查找相关绝缘子型号图纸，获得钢帽尺寸范围以及瓷瓶组装好后的片间距。绝缘子几个代表型号主要为：XWP3—160，XWP3—120，XWP3—100，WXP3—70等，以此为基础，确定卡具直径可调节范围，以适用于不同型号绝缘子，以满足其通用性。为达到其受力要求，及安全性要求。我们收集了所有档距接引线的施工图纸，查找图纸获得最大张力，通过计算，其悬式绝缘子选型的安全系数远高于线路。因此，我们以绝缘子吨位来确定卡具吨位，完全可满足其受力要求。目前现有的钢、高强度铝合金类、钛合金高强度抗拉金属，即可满足其受力的情况，而且工具可做的小巧、轻便，适应于变电站内较为复杂的作业环境。

结束语

使用悬式绝缘子的专用更换工器具后，避免了工作时间长，工作强度高的问题，同时解决了目前悬式绝缘子的收纳问题，该装置能够应用于悬式绝缘子的更换作业中，临时挂设在电杆上，方便新旧绝缘子的更换。使用该工器具后，可真正起到了小工具、大作用的效果，可大幅缩减更换站内破损绝缘子人数和时间，提高更换工作效率及工作安全，提高设备和电网的安全稳定性和可用率。

参考文献

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