输电线路中新型通用闭式卡具的研制与应用问题分析

输电线路中新型通用闭式卡具的研制与应用问题分析

罗绍青谭益民王述汉纪日升覃金彩钟素鹏

（国网浙江省电力公司检修分公司杭州311232）

摘要：闭式卡是输电线路检修中更换玻璃或瓷质绝缘子时的一种金属卡具，使用时将闭式卡卡在待更换绝缘子前后两片绝缘子钢帽上，收紧丝杆将待更换绝缘子上的荷载转移至闭式卡上，从而进行绝缘子的更换。由于国内生产绝缘子厂家繁多，绝缘子钢帽规格大小不一，检修时闭式卡具需要一对一进行配置，以至于影响了检修进度，并给线路的安全运行留下了隐患。针对这一情况，为彻底解决闭式卡具通用性差的技术难题，研制了一种同一吨位间均可使用的通用闭式卡具，以提高输电线路检修效率，节约生产成本。

关键词：输电线路；新型通用闭式卡具；研制与应用

引言：在输电线路中，绝缘子主要用于支撑导线，可以使导线与杆塔、大地保持足够的距离，并实现线路绝缘，能够使线路具有一定的电气绝缘强度和机械强度。但在线路运行的过程中，绝缘子将暴露在野外环境。受拉力和强电场作用，绝缘子在经过长时间运行后会出现零值，并发生自爆。而一旦有单片绝缘子自爆，整串绝缘子的电压分布都会发生改变，从而给输电线路的安全运行带来威胁。因此在输电线路检修中，需要定期完成线路中自爆绝缘子的更换，以确保线路的稳定运行。

1输电线路新型通用闭式卡具的研制需求

在输电线路中，大量绝缘子被用于实现线路绝缘。在线路检修时，常常需要使用闭式卡进行单片绝缘子更换。但由于国内绝缘子生产厂家众多，又缺乏统一标准，以至于线路中使用的绝缘子钢帽的型号、尺寸不一，往往只能采用专用闭式卡进行检修，实际无法配全专用卡具，且配全成本过高。在日常检修作业过程中，通常需要先确认绝缘子钢帽直径尺寸，然后再进行相应的闭式卡模具的选择，以至于绝缘子的检修作业增加了核对模具尺寸的工序[1]。此外，一些绝缘子还存在钢帽形状非通用设计要求，以至于难以找到相匹配的闭式卡模具，导致施工方案更改，影响检修进度，也使绝缘子更换作业风险升高，造成无法及时消除缺陷，留下线路运行安全隐患。为进一步提高输电线路检修效率，降低作业安全风险，则需要研制一种新型通用闭式卡具，从而使闭式卡无法与绝缘子钢帽相匹配的问题得到解决。

2输电线路中新型通用闭式卡具的研制与应用问题分析

2.1研制思路

结合输电线路实际工作需求，研制新型额度荷载为75kN的通用闭式卡具，可以用于进行受力为300kN钢帽的多种绝缘子更换，从而使常规闭式卡无法与绝缘子匹配的问题得到解决。从设计思路上来看，就是通过在卡体内设立六个压块，并在压块与内型腔壁装间设置压力弹簧，从而利用弹簧变形力使压块根据绝缘子钢帽大小实现自主调节。所以在闭式卡具卡住钢帽工作时，压块将始终与钢帽的合适配合。此外，由于压块能够自主调节，因此在进行加载受力时，闭式卡能够均匀受力，进而为检修人员提供便利[2]。

2.2研制方案

结合研究思路，还应先确定闭式卡的可调范围和调节方式，并完成合适制造材料选择，以确保卡具的强度安全，同时确保其操作轻巧、简易。如下图1所示，为闭式卡的整体结构，卡具主体101、卡具上盖102、卸扣103、弹性压片104。其中，卡具上盖与卡具主体连接在一起，能够构成一个圆形内腔。在卡具主体与卡具上盖靠近圆形内腔的边缘，分布有多个凹槽。同时，有六个分体式可转动卸扣位于内腔卡钢帽的位置，形状如同“T”。根据钢帽形状、大小，卸扣可进行自主调节，以确保钢帽被扣紧。这些卸扣与凹槽一一对应，并且形状相匹配，所以凹槽可用于安装卸扣。而卡具制作采用的是高强度航空用铝合金，卸扣的材料选用钛合金优质材质，能够使卡具的强度得到提升。在闭式卡主体与卸扣之间，安装有转轴，可通过转轴调节卡扣位置。而弹簧压片安装在卸扣的后壁与闭式卡的内腔之间，在卸扣调整角度扣合钢帽时，其能够在钢帽上施加一定压力，以确保扣合的稳固性，并实现自动调节。

2.3实施方法

在具体进行卡具制作时，将采用LC4锻件，将各棱角倒钝，并进行表面打光。而卡具工作负荷为75kN，安全系数K为3。卡具前盖与卡主主体采用相同制作材质，即LC4锻件。卸扣为T字型卸扣，需将其同一直线上的两端作为转轴，并与卡具凹槽卡接。由于卸扣材质为钛合金材质，所以具有较大强度。通过在卡主主体以及卡具上盖内径完成多个均匀分布且可转动卸扣的设置，并在卸扣与内腔壁间完成弹性压片设置，则能使卸块根据钢帽的大小进行自动调节，以确保卸块始终与钢帽合适配合。完成新型通用闭式卡具的研制后，依据我国现行GB/T18037《带电作业工具基本技术要求及设计导则》规定，对卡具设定75kN额定荷载开展型式试验，进行1.2倍工作负荷，保持30秒，观察位移量不大于5mm，增加至2.5倍工作负荷，保持60秒，卡具完好。

2.4应用优势

在进行输电线路绝缘子检修时，应用500kV自动调节闭式卡采取的操作方式与普通闭式卡相同。首先，应松开螺丝，然后打开盖子，并将卡具固定在待更换绝缘子前后两片绝缘子钢帽上。在此基础上，需收紧丝杆，以便将待更换绝缘子上的荷载转移至闭式卡上。在绝缘子自然下垂时，则可以将连接部分金具卸下，并使用滑车将需要更换的绝缘子取出[3]。而利用滑车将新绝缘子吊装至作业位置，然后分别进行两端连接金具的安装，就可以缓慢松开丝杆使绝缘子受力。最后，拧开卡具连接的钢帽，就能完成绝缘子的更换。

分析该种新型通用闭式卡具的应用优势可以发现，卡具采用的是主体加卸扣的形式，具有新颖的结构，并且使用方便。而卡具的设计是针对同载荷的绝缘子，能够满足不同批次及厂家的生产需求。其次，相较于卡具整体结构，卸扣受力位置的接触面积较小，有较高的荷载要求，以免卡具在应用的时候遭到破坏。而该种新型卡具内腔中安装的卸扣采用的是钛合金材料，具有较高的强度，可以使整个卡具的破坏荷载得到提高，因此能够使以往铝合金材料强度小的问题得到解决。再者，新型通用闭式卡具在卡体内设置了六个压块，能够使过去一体式闭式卡的不可调节性得到克服。

结论：在输电线路检修工作中，应用该卡具能够完成多种型号的绝缘子更换，无需再根据绝缘子钢帽形状和口径准备多套卡具，所以能使输电线路的检修效率得到有效提升。因此，通过应用该卡具，能够将原闭式卡具在更换损坏绝缘子工作中的不适合问题得到解决，从而在确保电力设备安全运行的同时，为电力企业带来更多的经济效益。

参考文献：

[1]李睿，尹维崴，张玉峰等.万能绝缘子卡具研制与应用[J].科技创新与生产力，2015，12：102-103.

[2]汪里，岳灵平，方书博等.500kV直流线路棒形悬式瓷绝缘子闭式卡具设计[J].电瓷避雷器，2013，06：20-23.

[3]周耀湘.500kV闭式卡具改进后可行性分析[J].能源与节能，2015，03：58-59.