一种带电更换双联耐张绝缘子串工新型器具的研制与应用

李　斌　洪　军　刘西营

（国网济宁供电公司，济宁272000）



一种带电更换双联耐张绝缘子串工新型器具的研制与应用

李斌洪军刘西营

（国网济宁供电公司，济宁272000）

摘要：针对传统更换110kV耐张双联绝缘子串方法所存在的不足，通过研制新型工器具——双侧挂钩托瓶架，开发出一套新的作业方法。新的作业方法不仅提高了工作效率，降低了劳动强度，同时在零值、低值绝缘子片数满足安全要求的情况下可以进行带电作业，有利于供电可靠性的提高，更好地保证了安全生产。

关键词：带电作业耐张双联绝缘子串托瓶钩双侧挂钩托瓶架

引言

随着输电线路负荷的快速增长，为保证线路的安全稳定运行，传统使用的耐张单串绝缘子将逐步更换为双联耐张绝缘子串，而已经采用双联耐张绝缘子串的线路由于老化、损坏、失去绝缘性能等原因也需要进行更换。

传统的更换双联耐张绝缘子串方法所使用的托瓶钩工器具，由于其先天性的设计缺陷，导致其更换作业时间长、劳动强度大、参与人员多。同时，由于它无法保证足够的安全距离，通常需要进行停电作业，极大地影响着电网的安全稳定运行。而通过研制新型工器具——双侧挂钩托瓶架，提出了一套新的更换双联耐张绝缘子串作业方法，很好地解决了这些问题。

1 现状分析

1.1 现行托瓶钩工器具的构造

现行的托瓶钩工器具由起吊拉环、轴承、单侧挂钩、固定销组成。图1为传统的110kV托平钩工器具示意图。

图1 现行使用的托瓶架工器具

现行使用的托瓶钩工器具由于只有单侧挂钩，只能起吊单串绝缘子，对双联耐张绝缘子串不能一次性完成起吊，需要分两次起吊或借助其他工具，大大延长了作业时间，增加了劳动强度。

1.2 传统的更换双联耐张绝缘子串作业方法

对于更换耐张双联绝缘子串，目前国内外主要是通过停电方法进行作业。而当安全距离得以保证的情况下，也可以通过丝杆紧线托瓶钩法进行双联耐张绝缘子串改双联耐张绝缘子串作业。

1.2.1 耐张单联绝缘子串改耐张双联绝缘子串停电作业法

由于传统更换绝缘子串所使用的工器具托瓶钩在吊下旧的单联整串绝缘子后，无法一次性起吊新的双联绝缘子串，而使用绝缘传递绳系住两端的情况下安全距离又不能满足要求，因此耐张单联绝缘子串改耐张双联绝缘子串作业只能停电进行。

图2 单联绝缘子串改耐张双联绝缘子串停电作业示意图

图2为耐张单联绝缘子串改耐张双联绝缘子串停电作业示意图。对于耐张单联绝缘子串改耐张双联绝缘子串停电作业，更换绝缘子串前首先需要转移导线张力，具体步骤为：

（1）地面电工配合塔上电工，将绝缘硬梯牵引到横担适当高度，待塔上电工将绝缘硬梯可靠挂在导线上，导线端电工携带绝缘传递绳、无极传递绳（带绝缘滑车、绝缘绳套）沿绝缘硬梯进入导线端（当带电作业时，若绝缘硬梯悬挂角度不能满足要求，可采用软梯进入电场［1］）。

（2）地面电工配合将后备导线卡头、高强度杜邦绳传递至等电位电工处，等电位电工选取合适位置卡在导线上后，将高强度杜绑绳与后备导线卡头可靠连接。塔上地电位人员将杜邦绳另一端用绝缘传递绳拉至横担处，并可靠固定在横担上合适位置。

（3）地面电工根据高强度杜邦绳长度，在地面适当位置将地锚钻入地下，用U型环连接手扳葫芦一端。手扳葫芦另一端通过钢丝绳套与高强度杜邦绳地面一头相连。转动手扳葫芦，高强度杜邦绳收紧导线，从而使导线荷重转移到地锚处。

（4）在转移导线张力后，地面电工配合塔上电工，用托瓶钩可靠托住待更换的单联耐张绝缘子串，用手扳葫芦收紧导线使绝缘子串松弛。塔上导线侧电工和横担侧电工分别将单联绝缘子串两端的弹簧销取下，地面电工用手动绞磨缓慢吊下单联绝缘子串，然后用绝缘传递绳系住新的整装双联绝缘子串，再用绞磨送至塔上作业处。

采用这种方法，塔上人员的劳动强度较大，同时需要停电作业，不利于提高供电可靠性。

1.2.2 传统的带电更换耐张双联绝缘子串作业法

传统的耐张双联绝缘子串改耐张双联绝缘子串带电作业法一般也是采用停电业，具体过程和耐张单联绝缘子串改耐张双联绝缘子串类似，此处重点介绍传统的耐张双联绝缘子串改耐张双联绝缘子串带电作业方法，即丝杆紧线法［2］。这种方法常用于220kV及以上［3］耐张双联绝缘子串的更换，对于110kV耐张双联绝缘子串的更换较少用到。为与本文所提出的新型带电更换耐张双联绝缘子串作业方法进行对比，特作介绍。

首先，塔上电工与地面作业人员配合，将绝缘软梯（角度合适情况下亦可以使用绝缘硬梯）挂在导线上，并挂好等电位人体后备保护绳，等电位电工系好保护绳后沿软梯进入强电场线夹处。地面作业人员分别将前后卡具、绝缘拉板、托瓶钩、丝杆等通过绝缘传递绳传递至塔上。其次，塔上地电位电工和等电位电工配合在二联板上装好前、后卡具，并用托瓶架托住对应的绝缘子串。塔上地电位电工收紧丝杆使绝缘子串松弛，使其重量全部落在托瓶钩上。地电位电工和等电位电工分别拔下绝缘子串两端的弹簧销，取出碗头，使绝缘子串与前后联板脱离。地面电工用绞磨将旧绝缘子串传递至地面，然后用托瓶钩将新绝缘子串传递至塔上作业处。塔上地电位电工和等电位电工安装好碗头和弹簧销，地电位电工将丝杆松弛，使新绝缘子串逐渐受力。最后，用同样的方法将另一串绝缘子串更换掉。

图3 丝杆紧线托瓶钩法更换耐张双联绝缘子串

丝杆紧线托瓶钩法更换耐张双联绝缘子串示意图如图3所示。这种方法不需要通过地锚、手扳葫芦等转移导线张力，同时在安全距离得以保证的情况下可以带电进行作业，对电网的安全与稳定影响较小。但是，这种方法由于丝杆与绝缘拉板连接处是金属接头，至少短接1片绝缘子，因此，若是存在零值或低值绝缘子，则不能保证足够的安全距离。此外，这种方法需要更换两次，在杆塔上进行卡具、绝缘拉板和紧线丝杠安装时，等电位、地电位作业人员动作范围不能过大，所需时间长、塔上电工劳动强度大。

2 新型更换耐张双联绝缘子串带电作业方法

2.1 新型工器具双侧挂钩托瓶架的构造

针对传统的单侧挂钩托瓶架工器具在更换作业中所表现出的缺点，对其结构形式进行创新设计。其中，110kV双侧挂钩托瓶架主轴长976cm，承重轴两侧各有4个托瓶钩，相邻的两个双侧挂钩相距300cm，且承重轴上设计有2个起吊拉环。该双侧挂钩托瓶架电气性能、机械性能等［4］满足绝缘托瓶架通用技术条件［5］要求。

由于双侧挂钩托瓶架在起吊过程中不仅承受绝缘子串的垂直重力，而且必定会承受水平荷载，因此必须设计相应的固定环与固定棒，在单片绝缘钩之间加以固定，以防在双串绝缘子上下传递过程中左右摆动，对绝缘钩造成严重的破坏。其中，承重轴和固定棒穿过双侧挂钩；每一双侧挂钩两侧各有一固定环，固定销嵌在固定环和承重轴、固定环和固定棒里。双侧挂钩、固定环、固定销及起吊拉环设计图如图4所示。

图4 双侧挂钩、固定环、固定销及起吊拉环设计图

双联串绝缘子经传递绳传递到杆塔上，在安装前绝缘子因横向应力作用会发生角度偏差。针对此种情况，必须设计出合理的绝缘调位棒，由地电位电工使用绝缘调位棒将双串绝缘子调整到与导线方向一致后进行安装。双侧挂钩托瓶架及绝缘调位棒整体效果图如图5所示。

双侧挂钩托瓶架可以一次性起吊整装的双联绝缘子串，因此作业时可以实现一次性带电更换。这个过程时间短，塔上电工劳动强度低，可作为带电更换220kV及110kV耐张单联绝缘子串改耐张双联绝缘子串（或耐张双联绝缘子串改耐张双联绝缘子串）的通用工器具。

2.2 新型带电更换耐张双联绝缘子串作业方法

图5 双侧挂钩托瓶架及绝缘调位棒整体效果图

新型工器具——双侧挂钩托瓶架不仅可以起吊双联绝缘子串，也可以用其中一侧挂钩吊起单联绝缘子串。因此，这种工器具既可以用于耐张单联绝缘子串改耐张双联绝缘子串作业，也可以用于耐张双联绝缘子串改耐张双联绝缘子串作业。

以耐张双联绝缘子串改耐张双联绝缘子串作业为例，方法如下：首先，塔上地电位电工用绝缘调位棒将绝缘起重绳一端从双联绝缘子串中间穿过，由地面电工可靠系在双侧挂钩托瓶架上，然后同过绞磨传递至作业处，再由塔上地电位电工用绝缘调位棒使其可靠托住双联绝缘子串，通过手扳葫芦转移导线张力使双联绝缘子串松弛，等电位电工和塔上地电位电工取下双联绝缘子串带电侧和横担侧弹簧销，取下绝缘子串。地面电工用绞磨收紧起重绳，将旧双联绝缘子串传递到地面。

地面电工将事先准备好的新的整装双联绝缘子串放在双侧挂钩托瓶架上，使用绞磨将其匀速牵引到塔上作业处。塔上地电位电工需要用绝缘调位棒配合地面电工，将双联绝缘子串调至合适位置，以便等电位电工安装导线侧U型环和弹簧销。而后由地电位电工使用绝缘调位棒钩住双联绝缘子串横担侧U型环并拉至横担侧安装处。安装好横担侧弹簧销后，转动手扳葫芦使新的双联绝缘子串逐渐受力。经检查连接可靠，地面人员将双侧挂钩托瓶架用绞磨传递至地面，等电位人员撤出电场。

图6 110kV耐张双联绝缘子串示意图

如图6所示，在使用双侧挂钩托瓶架进行带电更换110kV耐张绝缘子串时，横担侧地电位电工只需将与联板连接的U型环卸下，而导线侧等电位人员只需将与导线压接管（或耐张线夹）连接的U型环取下即可。作业人员身体任何部位均无须越过联板进行作业，因此避免了因安全距离不够带来的风险，且作业时间更短，参与人员少，劳动强度低，不用停电作业。

3 新型作业方法效果检测及优缺点的对比分析

3.1 新型作业方法效果检测

为检验这种新型作业方法的效果，特在济宁110kV电解I线#6耐张塔上进行了耐张单联绝缘子串改耐张双联绝缘子串实验。

图7 双侧挂钩托瓶架起吊示意图

双侧挂钩托瓶架起吊示意图如图7所示。使用双侧挂钩托瓶架起吊时，首先将双联绝缘子串均匀放置于托瓶架上，然后转动手动绞磨进行起吊，同时地面电工使用绝缘绳使双侧挂钩托瓶架向铁塔反方向受力，防止触碰塔材。

图8 等电位电工进入现场瞬间

图9 安装新双联耐张绝缘子串

等电位电工进入电场可以采用绝缘硬梯。但是，如果绝缘硬梯与导线方向不能满足安全要求，则需要使用软梯进入电场。图8为等电位电工通过绝缘硬梯进入电场的瞬间。

图9为塔上地电位电工和等电位电工正在安装新的双联绝缘子串。在新的双联绝缘子串起吊至作业处时，需要地面电工用绝缘牵引绳使双联绝缘子串朝等电位电工处受力，同时塔上地电位电工需要用绝缘调位棒调节双联绝缘子串，使其相应的安装端朝向导线侧线夹处。作业时，地电位电工动作幅度不可过大，以防将身体暴漏在横担塔材外面导致安全距离不够，而等电位电工应等双联绝缘子串导线侧安装端接近耐张线夹处时，才可伸手去拉联板或U型环，进而进行导线侧的安装。

本次耐张单联绝缘子串改耐张双联绝缘子串带电作业，用时38分钟，作业过程安全可靠，取得了良好效果，证明了新作业方法的可实施性。

3.2 不同作业方法优缺点对比分析

4 结论

新型工器具双侧挂钩托瓶架的研制成功，有效解决了传统110kV耐张绝缘子双联串更换所存

在的问题，且这种工器具构造精巧，操作简单，全寿命周期成本低，使用可靠安全。此外，由此开发出的这套新的作业方法对提高供电可靠性、电网安全效益和经济效益有着积极作用，有利于在整个系统内进行应用和推广。

表1 不同作业方法优缺点对比分析

参考文献

［1］吴萍，王海亮.利用绝缘软梯进入等电位的带电作业研究［J］.电气工程与自动化，2011，（27）：27-28.

［2］曹国文.带电更换220kV耐张串金具的工器具研制和应用［J］.内蒙古电力技术，2011，（5）：82-83.

［3］石岩龙，闫世涛，刘影强.带电更换750kV耐张双联绝缘子串方法探讨［J］.高压电器，2010，（11）：9-11.

［4］庄清臣，闫东，杨源龙，等.电气绝缘工具及其试验［J］.河南电力，1998，（4）：22-24.

［5］易辉，张丽华.DL/T699-1999《带电作业用绝缘托瓶架通用技术条件》介绍［J］.电力标准化与计量，2000，（3）：6-8.

Development and Application of A New Type of Equipment for the Replacement of Double Tension Insulator String

LI Bin,HONG Jun,LIU Xiying
（State Grid Jining power supply company, Jining 272000）

Abstract:For traditional replacement of 110kV tension double insulator strings are insufficient and the development of new instruments, bilateral linked the bottle supporting bracket developed a new working method, improve the work efficiency, reduce the labor intensity, also at zero and low value of insulating film meet the safety requirements can be live working, is conducive to the improvement of power supply reliability, better ensures the safety in production.

Key words:live line work, resistance to tension and double insulator string, supporting bottle hook, two side hook bracket