一种便携式500kV出线辅助工具的研制.pdf

中国科技期刊数据库 工业 A 收稿日期：2023 年 12 月 21 日 作者简介：朱江豪（1999)，男，汉族，河南安阳人，本科，助理工程师，江门供电局，输电线路方向。-9-一种便携式 500kV 出线辅助工具的研制 朱江豪 许一帆 高文焕 广东电网有限责任公司江门供电局，广东 江门 529000 摘要：摘要：随着超高压输电线路的不断发展，如何提升超高压输电线路的检修作业效率也逐渐成为热点问题。目前500kV 超高压输电线路绝缘子与杆塔横担间连接金具的长度已显著长于传统 110kV、220kV 线路，停电检修作业时，作业人员在出线过程中将面临线路连接金具过长导致出线作业开展困难的问题，对停电检修的作业安全构成了很大的安全隐患。为了防止检修作业过程中安全事故的发生，避免停电时间过长所带来的各类负面影响，需要设计一种针对超高压输电线路的出线辅助工具，帮助作业人员安全高效地通过连接金具区段，提高停电检修的作业效率。关键词：关键词：防坠落；检修作业；辅助工具；输电线路 中图分类号：中图分类号：TM75 0 引言 近年来，随着超高压输电线路的陆续投运，其铁塔结构、导地线、绝缘子等参数的特性明显不同于低电压等级输电线路1。超高压输电线路由于其运行特性的需要，使用金具的数量远大于低电压等级输电线路，致使绝缘子与杆塔之间的连接金具长度加大，当线路检修时，施工人员需要攀爬很长一段无抓手的金具，增加了出线的困难度，成倍增加了施工人员的高空作业的心理压力，大大增加了高空坠落的人身风险。此外，更大的出线作业风险将在一定程度上影响停电检修作业的开展效率，延误作业的完成时间，不利于超高压输电线路快速恢复运行状态，降低了整个电网系统的运行可靠性。与此同时，社会经济正迅速发展，电能的需求量将不断提升，可以预见超高压输电线路的投运数量将进一步增加2。然而，超高压输电线路检修作业出线难度大、检修停电时间长的施工难点，也在一定程度上阻碍这超高压输电线路的推广普及3。因此，需要一种超高压输电线路的出线辅助工具，帮助检修作业人员快速完成出线操作，降低作业人员的心理负担，使得每次停电都能把重心集中在重点工作上，缩短检修作业时间，从而缓解停电检修作业时间紧张的问题，保证超高压输电线路的供电可靠性。本文提供了一种 500kV 超高压输电线路的出线辅助工具，并对其从安全性、可行性及应用广泛性方面进行了分析验证，确保所研发工具可以满足检修作业现场的安全需求，能够切实起到提升检修作业效率的作用。1 应用情况分析 1.1 作业风险分析 检修作业出线过程中，主要面临的困难在于调整板组合金具无抓手部位，且落脚面积过小，致使出线作业过程中的安全风险显著提高。其次，高空检修作业环境复杂，突发情况多且安全威胁大，绝缘子串倾斜，大风、晃动皆可能导致作业人员重心不稳，造成实际风险的同时也大大增加了作业人员的心理负担。由此可见，出线作业所面临的主要难点为安全风险问题。1.2 其他需求分析 500kV 超高压输电线路杆塔高度较高，出线作业现场距离地面较远，地面向作业现场传递大体积作业机具难度极大，且存在一定的危险性，因此辅助出线工具的设计应在控制体积的同时实现工具的轻量化，以满足容易携带、方便运输的要求。此外，检修作业人员处于高空作业，面临较大的心理压力，辅助出线工具的应尽可能方便操作，减轻检修人员的心理负担。同时，500kV 电压等级输电线路对绝缘水平和塔身强度要求较高，检修作业中辅助出线工具应尽可能保证线路各类设施的完好，在保证装置自身牢固可靠的同时，避免对线路绝缘装置或杆塔横担造成损伤。2 500kV 出线辅助工具的方案设计 中国科技期刊数据库 工业 A-10-依据上述情况分析，本文设计了一种可以连接横担与绝缘子之间的连接工具，该工具能有效连接杆塔横担、线路绝缘子，为检修施工人员提供扶手装置，同时还具有拆装方便，安全可靠、牢固的特点。该出线辅助工具一组为两根，在检修作业人员身体两侧一左一右架设使横担与绝缘子之间产生连接（俯视图如图 1 所示），如此便在调整板组合金具两侧形成两条手扶栏杆，可以辅助作业人员安全有效通过，降低作业人员高空作业工作的压力，减少作业风险。图 1 500kV 辅助出线工具架设示意图 2.1 主体结构的设计 为了使工具能够满足检修作业现场的使用需求，工具的主体结构尽可能采用了轻量化设计，在不影响工具使用效率的情况下，最大程度地减小了工具的体积和重量，其主体结构示意图如图 2 所示。该 500kV 出线辅助工具的主体结构主要由五部分组成，包括 1 横担侧连接装置；2 牵引绳控制装置；3长度微调装置；4 长度粗调装置及 5 绝缘子端闭锁装置。材料主体结构为铝合金，在保证结构强度的前提下尽量减轻了重量，主体设计强度为 1000N 抗拉力。图中 1 部分为横担侧连接装置，该部分为一段长为 50cm 直径为 3cm 空心铝合金管，通过使用电钻在金属管上打上直径为 1.5cm 的贯穿孔，贯穿孔均匀的分布在金属管上，数量为 10 个，该孔可使绳结穿过，穿过的绳结再绑扎在横担的塔材上，重复此步骤多次便可以实现该部分与横担的稳固连接。空心金属管的中间部分通过焊接的方式与主体结构连接。图中 2 部分为牵引绳控制装置，该装置为两米的细钢丝绳，该绳一端连接把手，把手的目的为方便人握持，另一端连接焊接在装置 5 转动圆环上的锚点，该钢丝绳通过主体结构上的四个固定点可实现与主体结构重合。整个 2 部分的作用为当拉动钢丝绳时带动 5结构中的弹簧从而使闭锁圆环打开，实现远程操控的作用。图中 3 部分为长度微调装置，该部分为双行程丝杠结构，整个伸缩行程为 5cm，一端套入主体金属管结构与 1 部分间接，另一端构成粗调结构。该部分的作用在于通过丝杠产生较大拉力使整个连接更加牢固可靠。图中 4 部分为长度粗调装置，该部分通过固定伸缩量来调整长度，整个伸缩量的调节范围在 0-50cm 之内，通过三个固定螺丝实现固定作用。该辅助工具的使用方法如下：第一步适当拧松 4装置的三个固定螺栓，大概估算调整板金具长度后，通过拉出或推入的方式调节 4 长度粗调装置，调整后旋转三个紧固螺丝，使 4 部分固定；第二步手持 2 部分的把手用力拉，通过钢丝绳牵引力使 5 部分中的弹簧产生形变带动闭锁圆环开启，维持拉力以保证圆环开启，此时伸出整个装置对准第二片绝缘子的碗头部分使圆环完成套入，套入后松开把手，完成绝缘子侧的固定。第三步，在 1 部分上穿过不少于 3 条绳子绑扎在横担的不同位置上，绳结应绑扎牢固不松动；第四步，转动 4 部分使绳结处于绷紧状态，收紧至整个装置不产生转动为止。图 2 500kV 辅助出线工具主体结构设计图 2.2 杆塔设施保护设计 为预防该辅助出线工具在使用过程中对杆塔横担或线路绝缘子造成物理损伤，在工具与横担、绝缘子的连接处添加了保护装置。横担侧连接装置不直接接触横担，而是通过复合中国科技期刊数据库 工业 A-11-材料编织的绳结与杆塔横担连接固定，以此确保金属材质的横担侧连接装置不会对杆塔横担造成损伤；绝缘子端闭锁装置细节部分如图 3 所示。该部分主体结构为通过弹簧实现开合的圆环，承担远程实现出线辅助工具与绝缘子碗头部分的连接固定的作用。圆环直径为 30cm，材质为铝合金，圆环约三分之一部分可以开合，通过弹簧伸缩量改变控制圆环开启与关闭。圆环内侧由防滑胶带缠绕，将绝缘子碗头部分与圆环金属部分隔绝，避免铝合金材质的闭锁圆环对绝缘子碗头造成损伤；同时防滑胶可以通过增加摩擦力来防止圆环在卡入绝缘子球头后发生转动，提升出线辅助工具在使用时的稳固程度。图 3 绝缘子端闭锁装置设计图 2.3 杆塔设施适配设计 由于设计需要，一条超高压输电线路往往具有多种不同塔型，为确保工具在实际检修作业中的高适用性，该出线辅助工具的扶手处采用了伸缩结构的粗调节设计和双行程丝杠结构的受力调节设计。伸缩结构的粗调节设计允许作业人员根据检修现场调整板组合金具的实际长度大概调整扶手长度，允许的伸缩量调节范围在 0-50cm 之间，可以满足大多数线路杆塔的检修使用需求；双行程丝杠结构的受力调节设计可以使该出线辅助工具在固定好横担侧连接装置和绝缘子端闭锁装置后，扭转丝杠使整个装置处于拉紧受力状态，进一步提升工具的适配程度和使用时的可靠性4。同时，横担侧连接装置也采用了相应的适配设计。由于各种横担塔材组合方式千变万化，传统固定方式难以适配多种多样的横担组合形式，因此工具的横担连接装置采用了多点打孔设计，利用绳结或扎线的可调节性以解决横担侧的连接适配的问题，既兼顾了各种横担塔材的组装方式，又要做到了连接使用过程的可靠牢固。此外，考虑到工具在实际使用过程中的安全性和可操作性，工具的绝缘子端闭锁装置采用了远程控制的设计，作业人员通过握紧控制把手使卡具打开至约四分之一圆，在套入绝缘子碗头后松开把手即可完成卡具的自动闭锁，大大降低了操作者的学习和使用难度5。为保证出线辅助工具在使用过程中的高可靠性，该工具采取了双边架设结构，在作业人员的左右两边形成了两段扶手护栏。加之工具两端闭锁装置的牢固连接，可以确保工具在实际作业过程中具有较高的稳固程度，显著降低了调整板组合金具无抓手部位和落脚面积过小所带来的安全风险，使作业人员在高空出线作业的复杂环境中有了更多的保护措施，能够满足保护作业人员安全出线的需求。3 结束语 该 500kV 出线辅助工具解决了传统停电检修作业中超高压线路连接金具长度长、出线困难大的痛点问题。通过双边架设结构形成两条扶手栏杆，保证了检修作业人员通过连接金具处的安全性，同时也提升了检修作业的开展效率；出线辅助工具的横担侧连接装置以复合材料编织的绳结与杆塔横担连接固定，既然保证了连接时的稳固可靠，同时也预防了出线辅助工具在使用过程中对杆塔横担可能造成的损伤；绝缘子端闭锁装置通过防滑胶带将绝缘子碗头部分与铝合金材质的闭锁装置隔绝，保护线路绝缘子的同时也提升了装置连接时的防滑稳固程度；整个出线辅助工具结构设计通体向轻量化靠拢，且材料选取均为常见才铝合金、不锈钢等常见金属，可复制推广性高，具有较低的制造难度和较高的实用性。新型 500kV 便携式辅助出线工具的应用将可以进一步提升停电检修作业的开展效率，预防出线作业过程中安全性意外的发生，助力停电计划的按时按点完成，有效提升了超高压输电线路的运行可靠性。中国科技期刊数据库 工业 A-12-参考文献 1韩志军,李海峰,全明睿.800kV 四联耐张串作业人员进出线辅助支撑架研究J.科技与创新,2015(8).2吴钢.关于 500kV 超高压输电线路运行维护管理探析J.科技创新与应用,2018(6):122-123.3高亮.500 kV 输电线路导线检修作业平台固定架设计J.四川电力技术,2023,46(04):59-62.4钟杰峰,陈旭,吴宝英等.广东 500kV 主网可靠性评估J.华东电力,2004(3):19-22.5刘洪伟,常志伟,沈爱民等.500kV 架空地线出线修补辅助工具的改进及应用C/山东电机工程学会.山东电机工程学会 2012 年度学术年会论文集.山东电力集团公司检修公司,2012.