防振锤主要用于输电线路导线和架空地线,避免导线或架空地线因外力振动而发生故障,起到保护导线和架空地线的作用。如果防振锤位置失当,不但起不到防振作用,反而会加剧振动,造成导、地线磨损加剧[1]。
输电线路架空地线使用的防振锤在长期运行中,受室外环境以及其他多种因素影响,其固定部位会逐渐老化、腐蚀、螺丝松动,容易造成架空地线握着力降低,以致发生不同程度的位移[2]。目前,检修人员处理架空地线防振锤位移的方法比较单一,并且受架空地线型号以及线路运行状况的限制,检修率低,易造成遗留缺陷,成为安全隐患,影响电网的安全运行[3]。
1 输电线路防振锤跑位缺陷分析薛家湾供电局管辖110 kV输电线路中有13条输电线路架空地线截面积为35 mm2。《国家电网公司电力安全工作规程》要求,在连续档距的导、地线上挂梯(或飞车)时,其导、地线的截面积不准小于:钢芯铝绞线和铝合金绞线120 mm2,钢绞线50 mm2(等同OPGW光缆和配套的LGJ-70/40导线)[4]。当架空地线防振锤跑位较远时,只有在线路停电的情况下,同时满足钢绞线截面积大于50 mm2,检修人员才能挂梯(或飞车)对架空地线防振锤跑位进行处理。受架空地线型号以及停电的限制,对防振锤跑位的缺陷消缺率低。表 1为防振锤位移缺陷统计表。
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表 1 防振锤位移缺陷统计 |
根据表 1可知,防振锤位移缺陷占比较大,防振锤偏离设计位置,失去了对架空地线的保护,如果不及时复位防振锤,架空地线会因微风振动而产生较大的磨损,导致架空地线断股甚至断线,造成输电线路事故[5]。对于钢绞线截面积为35 mm2的架空地线,如何在线路不停电情况下不采用挂梯(或飞车)的方式复位防振锤,是急需解决的问题[6]。
2 防振锤复位装置设计 2.1 设计原理针对上述问题,研制出了一种复位装置。根据防振锤的构造,利用滑轮在架空地线上滑动,通过绳索与工具上的套件连接,地面人员操作绳索可使工具向前、后滑动,从而利用惯性原理,对防振锤进行撞击,使防振锤复位,复位装置原理见图 1所示[7]。
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图 1 复位装置原理图 |
撞击防振锤重锤的箱式型复位器。利用带有一定质量的方形本体,撞击防振锤一侧的重锤,使其移动。优点是可以使防振锤发生移动;缺点是防振锤受损严重,并且撞击时防振锤移动缓慢。
2.2.2 方案2撞击线夹片中部的针式复位器。利用扁钢,焊接一定长度的圆钢(长度大于防振锤一半的长度),利用圆钢撞击线夹与重锤连接部位,使其移动。优点是撞击时防振锤发生移动;缺点是造成架空地线受损严重,并会发生防振锤与架空地线卡住的现象。
2.2.3 方案3撞击防振锤线夹上下部位的平衡式复位器。带有一定质量的本体,焊接上下2个冲击器,利用冲击器撞击防振锤线夹片,使其移动。优点是撞击时防振锤移动速度较快;对防振锤本身以及架空地线无损伤;惯性大,受力均匀。
通过3种方案优缺点对比分析,选择按照方案3设计制作复位装置。
2.3 架空地线防振锤复位装置的制作根据选择的最佳方案制作架空地线防振锤复位装置,包括复位本体及上下设置的第二冲击器和第一冲击器。复位本体的底面固接有用于套接牵引物的套接件,复位本体的顶面左右并排有至少2个骨架,每个骨架均连接有移动组件,移动组件与复位本体之间构成有容纳架空线的容纳区,第一冲击器的右端与第二冲击器的右端位于同一垂直平面内,骨架对称设置在套接件的轴线、移动组件的移动方向、第一冲击器的轴线、第二冲击器的轴线及架空线的轴线共同构成的同一竖直平面的两侧。
架空地线防振锤复位装置部件组成见图 2所示,装置实物见图 3。
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图中:1—架空地线;2—复位本体;3—套接件;4—钣筋;5—骨架;51—U形板;52—第一固定板;53—第二固定板;6—滑轮;61—转轴;62—卡槽;71—第二冲击器;711—撞击部;72—第一冲击器;73—固定件;74—架构;8—闭锁装置;81—定位销;82—定位孔;9—螺杆;10—螺帽 图 2 复位装置部件图 |
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图 3 复位装置实物图 |
将第一冲击器中与线夹撞击的端部及第二冲击器中与线夹撞击的端部均设为撞击部,每个撞击部的横截面设为四边形,撞击部的横截面积不小于176 mm2。
骨架包括左右对称的第一固定板及第二固定板,第一固定板的底端与复位本体固定,第二固定板的底端与复位本体之间的距离大于架空线的外径,第二固定板的底端铰接有连接件,连接件与复位本体构成可拆卸式固定连接,第一固定板的顶端及第二固定板的顶端共同连接U形板,U形板的中部与第二冲击器固定,移动组件位于第一固定板及第二固定板之间,第一冲击器设有若干用于固定第二冲击器的固定件。
连接件通过锁紧构件与复位本体固定,锁紧构件上设有防止其脱落的闭锁装置。锁紧构件包括固定于复位本体的螺杆及位于连接件的通孔,螺杆穿过通孔与螺帽连接,螺杆远离复位本体的端部伸出螺帽。闭锁装置包括位于螺杆伸出螺帽部分的定位孔,定位孔插接有定位销,定位销与螺帽抵接。
移动组件包含滑轮,滑轮通过转轴同时旋转连接于第一固定板及第二固定板,滑轮与复位本体之间构成容纳区。套接件设为两端均固定于复位本体的套绳杆,套绳杆呈光滑弧形设置。
2.4 撞击力分析以目前所辖输电线路架空地线最大型号防振锤GJ-100型防振锤为例计算,GJ-100防振锤自重57.82 N,防振锤与架空地线之间的摩擦系数为0.5~ 1.2,计算得出摩擦力为28.91~69.38 N。复位器套接件与绳索连接,经现场试验,以3.5 m/s2加速度使复位器前进撞击防振锤,复位器质量为22 kg,根据F= ma,计算得撞击力为77 N,大于防振锤的摩擦力,因此复位装置撞击防振锤后可继续移动[8]。
3 复位装置应用现场应用见图 4所示,连接装置的连接件与绳索,由检修人员在跑位防振锤的对面塔基登上杆塔,将其安装在架空地线上,使该装置通过滑轮在架空地上滑动,塔上人员将绳索传递给地面人员,由地面人员牵引绳索控制复位装置同时撞击防振锤线夹上、下2个部位,将防振锤撞击至原来位置,再由检修人员登上杆塔紧固防振锤,同时取下复位装置,在带电情况下完成防振锤复位工作。装置的复位主体及上下设置了2个冲击器,在撞击时使得防振锤复位时其相对架空线的两侧受到的撞击力更加均匀,成功复位架空地线防振锤,避免了架空线因与防振锤的激烈摩擦而受损,提高了架空线的使用寿命[9]。
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图 4 现场应用图 |
新型架空地线防振锤复位装置研制成功后,经多次试验,验证了该工具可用于带电现场操作。针对220 kV宁杨线等7条存在架空地线防振锤跑位缺陷的线路进行了带电处理,防振锤复位情况统计如表 2所示。
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表 2 防振锤复位情况统计表 |
通过表 2可以看出,架空地线防振锤复位装置不受架空地线防振锤跑位距离的限制,同时可满足对不同型号架空线上安装的不同型号防振锤的撞击强度。且都在不停电的情况下,成功复位了GJ-35、GJ-50、GJ-80架空地线上跑位的防振锤,尤其解决了GJ-35型架空地线防振锤跑位的遗留缺陷,实现了远距离带电操作。
5 结束语新型架空地线防振锤复位装置已获得国家发明专利[10],该工具操作简单,可实现带电作业,减少停电时间,解决了架空地线防振锤的位移问题,保证了线路安全稳定运行。
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薛家湾供电局.防振锤复位装置:ZL 201610365681.0 [P].2017-11-07.
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