CN205791227U - 带电更换特高压输电线路绝缘子串成套工具 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种带电更换特高压输电线路绝缘子串成套工具，更换双联L型复合绝缘子的成套工具包括一个能安装在绝缘子挂点处金具上的横担侧后卡和一个能安装在导线挂点金具上的T型大刀卡，在横担侧后卡的两端与所述的T型大刀卡的两端之间连接有可调式绝缘拉棒和直线紧线器。同时在所研制的更换双联L型复合绝缘子成套工具的基础上，通过T型大刀卡的两个内侧通孔连接紧线丝杆和半月卡，实现带电更换特高压直流输电线路双联V型整串绝缘子的操作。本实用新型攻克了带电更换特高压直流输电线路双联L型复合绝缘子、双联V型整串绝缘子的难题，避免了大面积停电，有效提高了电网供电稳定性和可靠性，具有显著的经济社会效益。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种更换输电线路绝缘子串成套工具，特别是涉及一种带电更换特高压直流输电线路双联L型和双联V型整串绝缘子成套工具。
背景技术
随着经济快速发展，建设特高压输电线路成为我国能源和经济社会协调发展的必然要求，同时全球能源互联网以特高压电网为骨干网架。而随着特高压线路的发展，双联L型串绝缘子被广泛用于小转角塔中，双联V型串绝缘子被广泛用于直线塔中。运行中的绝缘子不但长期承受工作电压的作用，而且还要受到操作和雷电等过电压的作用，加之导线自重、风力、冰雪及绝缘子受附着的污秽物、外力破坏等原因的影响，使得运行中的绝缘子将出现损坏，影响线路安全运行。而特高压输电线路输送容量大，一旦投入运行，则很难进行停电检修，因此，为了提高供电可靠性，确保特高压输电线路安全稳定运行，需及时带电更换不满足运行要求的绝缘子。
±800kV特高压输电线路是迄今为止世界上最高电压等级的直流输电线路，这是一个全新的领域。相关带电更换特高压直流输电线路双联L型和双联V型整串绝缘子工器具在世界范围内存在空白，实现带电更换绝缘子作业存在巨大障碍。
经检索，国外对于相关带电更换特高压直流输电线路双联L型和双联V型整串绝缘子工器具研究尚处于空白。国内开展过为数不多的研究：中国专利CN102693789A、CN203895850U分别报导了一种带电更换500kV线路“L”串绝缘子的方法和用于带电更换500kV输电线路绝缘子L串的卡具，但一方面由于特高压输电线路导线荷载较超高压输电线路大，另一方面特高压输电线路L串金具的连接形式和超高压输电线路L串的金具连接形式也存在差别，专利CN102693789A、CN203895850U研制的工器具机械强度和设计型式不再满足要求，不适用于特高压输电线路L串。且国内仅是对带电更换超高压输电线路L串复合绝缘子工器具进行过研究，对于带电更换特高压直流输电线路L串工器具的研究国内也未见报道。
对于带电更换特高压直流输电线路双联V型整串绝缘子工器具及方法研究，专利CN104505763A提出了一种带电更换特高压直流线路双联V串合成绝缘子的方法，该方法程序简单明了、效率较高，但由于瓷质或玻璃绝缘子自重大，其提出的方法和所用工器具仅能带电更换特高压输电线路合成绝缘子，对带电更换双联V串瓷质或玻璃绝缘子并不适用。专利CN203014262U公开了一种紧凑型输电线路V型双联玻璃或瓷质绝缘子串更换卡具、专利CN201956623U设计了一种用于±660kV直流输电线路V型单串绝缘子的检修工具、专利CN102361258B研制了一种直流四分裂线路的带电更换单V串绝缘子工具，但上述专利研制的工器具由于机械强度和设计型式不满足要求，不适用于带电更换特高压直流输电线路双联V型整串绝缘子。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题是提供一种生产效率高、通用性强的带电更换特高压输电线路绝缘子串成套工具。
为了解决上述技术问题，本实用新型提供的带电更换特高压输电线路绝缘子串成套工具，包括一个能安装在绝缘子挂点处金具上的横担侧后卡和一个能安装在导线挂点金具上的T型大刀卡，在所述的横担侧后卡的两端与所述的T型大刀卡的两端之间连接有可调式绝缘拉棒和直线紧线器。
所述的可调式绝缘拉棒由三节构成，中间一节是一个套筒，所述的套筒上设有螺栓孔，两端是两个也带有螺栓孔的短绝缘拉棒，所述的套筒与所述的短绝缘拉棒通过所述的螺栓孔和螺栓进行固定连接。
所述的可调式绝缘拉棒上设有的所述的螺栓孔的直径为14.5mm，所述的套筒和所述的短绝缘拉棒的厚度均为4mm，所述的短绝缘拉棒的外径为32mm，所述的套筒的外径为40mm。
所述的可调式绝缘拉棒内填充有泡沫，可调长度为1.5m～2m。
所述的T型大刀卡由大刀卡和T型卡具装配而成，所述的T型卡具中间与所述的大刀卡端部通过插销的方式进行连接固定，所述的T型卡具外侧设有两个卡槽，内侧设有两个通孔，两个所述的卡槽和通孔均相对T型卡具中心线对称。
所述的T型大刀卡和所述的横担侧后卡均由钛合金材料制作而成。
半月卡的两端均通过紧线丝杆与所述的T型大刀卡的两端连接。
所述的半月卡由环氧树脂玻璃钢材料制作而成，所述的半月卡中部成半圆形，半圆形直径略大于瓷质或玻璃绝缘子钢帽的直径，且所述的半月卡的两端关于中部半圆形的圆心对称，其端部设有14.5mm～15mm的通孔。
采用上述技术方案的带电更换特高压输电线路绝缘子串成套工具，利用横担挂点处金具直线挂板和导线侧挂点金具联板做工具的支点，分别安装配套研制的横担侧后卡和T型大刀卡，配合横担侧后卡、T型大刀卡、直线紧线器和可调式绝缘拉棒组成的荷载转移系统(更换双联V串时加装紧线丝杆和半月卡)，将双联L型复合绝缘子串或双联V型整串绝缘子承受的荷载转移到带电更换特高压输电线路绝缘子串成套工具上，检查带电更换特高压输电线路绝缘子串成套工具的连接和受力良好，作业人员将绝缘子串两端与联接金具脱离，地面人员启动牵引设备将绝缘子串放落后进行更换。
本实用新型具有如下技术优势：
1.本实用新型通过研制带电更换双联L型和双联V型整串绝缘子成套工具，攻克了特高压双联L型和双联V型整串绝缘子难以带电更换的难题。
2.绝缘拉棒采用可调式的设计结构，可满足双联L型不同方向复合绝缘子的更换，通用性强。
3.设计研制的T型大刀卡，一方面可以改变荷载转移系统的安装方向，使荷载转移系统所在平面方向与联板所在平面方向相垂直，方便复合绝缘子与联板的脱离；另一方面T型大刀卡的外侧连接直线紧线器，内侧可连接特制紧线丝杆，为实现双联V型瓷质或玻璃绝缘子的更换提供了支撑。
综上所述，本实用新型是一种安全性高、能提高生产效率的带电更换特高压输电线路绝缘子串成套工具。
附图说明
图1是本实用新型设计方案的实施流程图。
图2是±800kV直流输电线路L串复合绝缘子布置图。
图3是L串复合绝缘子受力分析示意图。
图4是可调式绝缘拉棒的结构示意图。
图5是可调式绝缘拉棒的截面示意图。
图6是带电更换特高压直流输电线路双联L型复合绝缘子正视图。
图7是带电更换特高压直流输电线路双联L型复合绝缘子侧视图。
图8是直线紧线器结构示意图。
图9是大刀卡结构示意图。
图10是T型卡具结构示意图。
图11是T型大刀卡结构示意图。
图12是横担侧后卡正视图。
图13是横担侧后卡侧视图。
图14是L串进入电场路径示意图。
图15带电更换特高压直流输电线路双联V型整串绝缘子正视图。
图16带电更换特高压直流输电线路双联V型整串绝缘子侧视图。
图17是特制紧线丝杆结构示意图。
图18是半月卡正视图。
图19是半月卡侧视图。
具体实施方式
下面结合附图和实例对本实用新型做进一步说明。
本技术方案的具体实施流程图如图1所示。首先确定双联L型和双联V型绝缘子串的荷载，根据绝缘子串承受的荷载情况进行可调式绝缘拉棒以及前后端卡具的设计。设计完成后进行机械强度校核，满足要求后制定进入电场的方式，并利用有限元法进行人体表面电场强度计算，确定作业人员安全防护措施，最后在现场进行工器具的试用。
实施例1：带电更换特高压直流输电线路双联L型复合绝缘子
±800kV直流输电线路L串复合绝缘子7布置情况如图2所示，成L型布置的复合绝缘子串及其所连金具的整体长度不同，双联L型复合绝缘子7的一端连接在导线侧挂点金具联板，另一端连接在横担侧挂点金具直角挂板，因此，为满足更换特高压直流输电线路不同长度的双联L型复合绝缘子7及其所连金具的需要，带电更换特高压直流输电线路双联L型复合绝缘子成套工具中的绝缘拉棒具备长度可调的功能。
根据图2的双联L型复合绝缘子7布置情况，其受力分析图如图3所示，选取计算重量为3100kg/km(即3.2t/km)的导线为研究对象，档距按500m计算，导线为6分裂，则L串的垂直荷载为3100×0.5×6＝9.3t。垂直方向受力F＝9300×10＝93000N。通过受力计算可知，两个方向L串受力情况如式1、式2所示。
F1＝F×cos30°＝93000×1.732/2＝80538N (1)
F2＝F×sin30°＝93000×0.5＝46500N (2)
下面以可调式绝缘拉棒2为例，对其机械强度进行校核。由式1、式2计算可知可调式绝缘拉棒2的工作负荷：T＝80538N；
安全系数：K＝3.0；
材料选择：环氧树脂；
极限破坏应力τj＝800N/mm2；
许用破坏应力[τ]＝800/3＝266N/mm2。
可调式绝缘拉棒受绝缘子串荷载T＝80538N，其正视图如图4所示，截面尺寸如图5所示。
截面积：
SM＝πR2-πr2-1/2×(LR-Lr)＝316.5mm2 (3)
拉伸应力：
σ＝T/SM＝80538/316.5＝254.5N/mm2 (4)
许用拉应力：
[σ]＝σj/K＝800/3＝266N/mm2 (5)
σ<[σ]
故可调式绝缘拉棒强度足够。
校验完工具的机械强度后，作为优选方案，确定采用吊篮法进入电场，具体的进入电场路径如图14所示，并利用有限元法对其体表场强进行了计算分析，确定了作业人员应采取的安全防护措施，最后对工器具进行现场试用。
参见图6和图7，本实用新型提供的用于带电更换特高压直流输电线路双联L型复合绝缘子7的带电更换特高压输电线路绝缘子串成套工具，包括一个能安装在绝缘子挂点处金具上的横担侧后卡1和一个能安装在导线挂点金具上的T型大刀卡3，在横担侧后卡1的两端与T型大刀卡3的两端之间连接有可调式绝缘拉棒2和直线紧线器4。
可调式绝缘拉棒2结构示意图如图4所示，由三节构成，中间一节是一个套筒21，所述的套筒21上设有螺栓孔22，两端是两个也带有螺栓孔的短绝缘拉棒23，套筒21与短绝缘拉棒23通过螺栓孔22和螺栓24进行固定连接。作为优选方案，可调式绝缘拉棒2上设有的螺栓孔22直径为14.5mm，套筒21和所连接的短绝缘拉棒23的厚度均为4mm，短绝缘拉棒23的外径为32mm，套筒21的外径为40mm，绝缘拉棒的可调长度为1.5m～2m。可调式绝缘拉.2内填充有泡沫。
如图11所示，T型大刀卡3由大刀卡31(见图9)和T型卡具32(见图10)装配而成，其均由钛合金材料制作而成。T型卡具32中间与大刀卡31端部通过插销的方式进行连接固定，且T型卡具32外侧设有两个卡槽，内侧设有两个通孔，两个卡槽和通孔均相对T型卡具32中心线对称。
使用带电更换特高压输电线路绝缘子串成套工具带电更换特高压直流输电线路双联L型复合绝缘子7的方法，包括如下步骤：
①塔上地电位和等电位作业人员相继登塔至双联L型复合绝缘子7安装位置，传递作业工具至塔上，塔上地电位作业人员将横担侧后卡1固定在待更换绝缘子串横担侧的直角挂板上；
②塔上等电位作业人员将T型大刀卡3安装在导线挂点处的联板上，且保证T型卡具32所在方向与双联复合绝缘子所在平面垂直；
③塔上等电位作业人员与地电位作业人员相互配合，在T型大刀卡3与横担侧后卡1之间安装好可调式绝缘拉棒2和直线紧线器4，同时在T型大刀卡3靠近导线侧安装好绝缘滑车，绝缘滑车上连有牵引绳。再通过收紧直线紧线器4将双联L型复合绝缘子7承受的荷载转移到带电更换特高压输电线路绝缘子串成套工具上；
④塔上作业人员将双联L型复合绝缘子7的两端分别与绝缘子挂点处金具和导线挂点金具脱离，地面人员启动牵引设备通过绝缘滑车上的牵引绳将双联L型复合绝缘子7放落后进行更换；
⑤更换双联L型复合绝缘子7的另一串复合绝缘子时，在更换前需根据双联L型复合绝缘子7及其连接金具的长度调节好可调式绝缘拉棒2的长度。
实施例2：带电更换特高压直流输电线路双联V型整串绝缘子8
参见图15和图16，带电更换特高压直流输电线路双联V型整串绝缘子8即双联V型瓷质或玻璃绝缘子的带电更换特高压输电线路绝缘子串成套工具，是在更换双联L型复合绝缘子7的带电更换特高压输电线路绝缘子串成套工具的基础上，通过T型大刀卡3的两个内侧通孔连接紧线丝杆5(见图17)和半月卡6(见图18-19)，其结构是：包括一个能安装在绝缘子挂点处金具上的横担侧后卡1和一个能安装在导线挂点金具上的T型大刀卡3，在横担侧后卡1的两端与T型大刀卡3的两端之间连接有可调式绝缘拉棒2和直线紧线器4，半月卡6的两端均通过紧线丝杆5与T型大刀卡3的两端连接。半月卡6由环氧树脂玻璃钢材料制作而成，半月卡6中部成半圆形，圆形直径略大于瓷质或玻璃绝缘子钢帽的直径，且半月卡6两端关于中部半圆形的圆心对称。作为优选方案，其端部设有14.5mm～15mm的通孔。
使用带电更换特高压输电线路绝缘子串成套工具带电更换特高压直流输电线路双联V型整串绝缘子8即双联V型整串瓷质或玻璃绝缘子的方法，包括如下步骤：
①塔上等电位电工和地电位电工穿好屏蔽服，携带绝缘工具和工器具，到达作业位置，并挂好绝缘传递绳；地面配合人员传递作业工具至塔上，塔上地电位作业人员将横担侧后卡1固定在待更换绝缘子串横担侧的直角挂板上；
②塔上等电位作业人员将T型大刀卡3安装在导线挂点处的联板上，且保证T型卡具32所在方向与双联V型整串绝缘子8所在平面垂直；塔上等电位作业人员与地电位作业人员相互配合，在T型大刀卡3与横担侧后卡1之间安装好可调式绝缘拉棒2和直线紧线器4；
③将紧线丝杆5一端连接至T型大刀卡3的内侧通孔处，另一端通过绝缘绳连接半月卡6，半月卡6安装至靠近导线侧绝缘子钢帽处，收紧紧线丝杆5，使半月卡6受力，同时在T型大刀卡3靠近导线侧安装好绝缘滑车，绝缘滑车上连有牵引绳，布置好绝缘子牵引系统，地面电工安装好机动绞磨；
④通过收紧直线紧线器4将双联V型整串绝缘子8承受的荷载转移到带电更换特高压输电线路绝缘子串成套工具上；等电位作业人员把绝缘绳绑扎在双联V型整串绝缘子8上，收紧紧线丝杆5使双联V型整串绝缘子8挂点松弛，将双联V型整串绝缘子8与挂点金具脱离，通过牵引绳把双联V型整串绝缘子8放下，使其悬垂；
⑤地电位作业人员将绝缘绳一端绑扎在横担侧后卡1端的双联V型整串绝缘子8的第2～3片绝缘子上，绝缘绳通过转向滑车进机动绞磨；收紧机动绞磨，调整至合适位置，地电位电工断开球头，将双联V型整串绝缘子8下传至地面；机动绞磨起吊新双联V型整串绝缘子8，等电位作业人员和地电位作业人员按拆除的相反顺序安装双联V型整串绝缘子8。
采用上述技术方案的带电更换特高压输电线路绝缘子串成套工具及其使用方法，利用横担挂点处金具直线挂板和导线侧挂点金具联板做工具的支点，分别安装配套研制的横担侧后卡1和T型大刀卡3，配合横担侧后卡1、T型大刀卡3、直线紧线器4和可调式绝缘拉棒2组成的带电更换特高压输电线路绝缘子串成套工具即荷载转移系统(更换双联V串时加装紧线丝杆5和半月卡6)，将双联L型复合绝缘子7或双联V型整串绝缘子8承受的荷载转移到荷载转移系统即带电更换特高压输电线路绝缘子串成套工具上，检查荷载转移系统的连接和受力良好，作业人员将绝缘子串两端与联接金具脱离，地面人员启动牵引设备将绝缘子串放落后进行更换。综上所述，本实用新型是一种安全性高、能提高生产效率的带电更换特高压直流输电线路双联L型和双联V型整串绝缘子成套工具及其使用方法。
以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型作任何形式上的限制，凡是依据本实用新型的技术实质所作的任何简单修改，均仍属于本实用新型技术方案的范围内。
Claims (8)
1.一种带电更换特高压输电线路绝缘子串成套工具，其特征是：包括一个能安装在绝缘子挂点处金具上的横担侧后卡(1)和一个能安装在导线挂点金具上的T型大刀卡(3)，在所述的横担侧后卡(1)的两端与所述的T型大刀卡(3)的两端之间连接有可调式绝缘拉棒(2)和直线紧线器(4)。
2.根据权利要求1所述的带电更换特高压输电线路绝缘子串成套工具，其特征是：所述的可调式绝缘拉棒(2)由三节构成，中间一节是一个套筒(21)，所述的套筒(21)上设有螺栓孔(22)，两端是两个也带有螺栓孔的短绝缘拉棒(23)，所述的套筒(21)与所述的短绝缘拉棒(23)通过所述的螺栓孔(22)和螺栓(24)进行固定连接。
3.根据权利要求2所述的带电更换特高压输电线路绝缘子串成套工具，其特征是：所述的可调式绝缘拉棒(2)上设有的所述的螺栓孔(22)的直径为14.5mm，所述的套筒(21)和所述的短绝缘拉棒(23)的厚度均为4mm，所述的短绝缘拉棒(23)的外径为32mm，所述的套筒(21)的外径为40mm。
4.根据权利要求1或2所述的带电更换特高压输电线路绝缘子串成套工具，其特征是：所述的可调式绝缘拉棒(2)内填充有泡沫，可调长度为1.5m～2m。
5.根据权利要求1或2所述的带电更换特高压输电线路绝缘子串成套工具，其特征是：所述的T型大刀卡(3)由大刀卡(31)和T型卡具(32)装配而成，所述的T型卡具(32)中间与所述的大刀卡(31)端部通过插销的方式进行连接固定，所述的T型卡具(32)外侧设有两个卡槽，内侧设有两个通孔，两个所述的卡槽和通孔均相对T型卡具中心线对称。
6.根据权利要求1或2所述的带电更换特高压输电线路绝缘子串成套工具，其特征是：所述的T型大刀卡(3)和所述的横担侧后卡(1)均由钛合金材料制作而成。
7.根据权利要求1或2所述的带电更换特高压输电线路绝缘子串成套工具，其特征是：半月卡(6)的两端均通过紧线丝杆(5)与所述的T型大刀卡(3)的两端连接。
8.根据权利要求7所述的带电更换特高压输电线路绝缘子串成套工具，其特征是：所述的半月卡(6)由环氧树脂玻璃钢材料制作而成，所述的半月卡(6)中部成半圆形，半圆形直径略大于瓷质或玻璃绝缘子钢帽的直径，且所述的半月卡(6)的两端关于中部半圆形的圆心对称，其端部设有14.5mm～15mm的通孔。
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