一种高压线路抢修过程快速立杆系统的设计与分析

 一种高压线路抢修过程快速立杆系统的设计与分析

王伟刚，万鸿斌，张爽，赵静，张建强、孙红斌、梁翼飞、雷建宏

（云南电网有限责任公司红河红河县供电局，云南 红河县，661199）

摘要：云南地区多山地形貌，并常伴有暴雨、覆冰及台风等复杂多变的自然环境。以9m的电杆作为例，对高压线路损坏抢修过程中山地快速立杆装置的立杆过程进行探究。本文采用分离式的快速立杆系统，搭载起重电机与人力配合，可实现底座安装与立杆分步完成，有效的减少了立杆过程中的工作量，提高立杆的效率。并利用ABAQUS进行立杆过程中的模拟，进一步证实设计的可靠性。

关键词：高压线路抢修；快速立杆系统；ABAQUS模拟

电杆作为配网高压线路的基本组件，由于其重量原因在立杆过程中面临着巨大的挑战。又因南方地区多山、多植被、多雨、气象复杂多变，覆冰、洪涝滑坡、台风等自然灾害频发的现状，对立杆过程中的要求更加严苛。当前常用的施工立杆方式有：人工立杆与机械立杆两种。人工立杆对操作人员的熟练度要求较高，且同一批组人员数量常规需要12~16人，人力消耗大，在工程量较大的情况下难以满足需求。常规机械立杆通常根据不同要求，采用不同规格的挖掘机进行立杆工作，具有省时省力的优点，但对驾驶员要求高，且在山地、林地等环境中，难以满足工作需求[1]。

本文设计了一种分离式的快速立杆系统，使电杆与底座分别安装，搭配起重电机与四脚滑轮支架[2]使用，减轻了立杆过程中的承载重量，可实现少量人员在轻便设备条件下快速立杆的要求。

1 技术方案及实施

1.1 结构示意图

快速立杆系统包括底座与电杆两大部分组成，底座由底板、锥子、L型导杆部分组成，如图1所示。电杆部分由电杆、杆套、固定螺栓组成，如图2所示。

图1底板                                         图2电杆

1.2 实施方案

整套立杆过程分两大步完成。首先，将底板部分安放在目标位置，利用八个锥钉，采用内外反向的排布方式进行紧固，后在相对位置预留孔处安装L型导杆，使之在电杆拉起过程中起到支撑和定位作用。其次，将杆套与电杆进行配合，采用紧固螺栓进行杆套与电杆的定位与紧固，后将底座与电杆部分通过L型导杆与杆套通孔相连接，装配示意图如图3所示。

图3 装配示意图

电杆在立杆拉起的过程中，采用机械立杆为主，人工立杆为辅的方式。首先将绳索套在电杆近地端1/3处，后将绳索通过四脚支架与电机相连，通过电机牵引绳索使电杆拉起至垂直，在整个拉起过程中，人工辅助进行电杆与底座两部分的配合，拉起完成后通过螺栓完成对电杆与底座的固定。立杆示意图如图4所示。

图4 立杆示意图

2 数值模拟结果及分析

采用ABAQUS有限元分析软件对电杆拉起过程中L型导杆的受力情况进行模拟分析。L型导杆材料定义为45#钢，使用冯.米塞斯应力计算公式进行计算[3]，模拟结果如下图5所示，为L型导杆在立杆过程中的等效应力分布图。

Mises应力计算公式：

为冯.米塞斯应力， 分别为第一、第二和第三主应力。

图5 等效应力图

由模拟结果分析可知，当电杆处于起始位置时，如图4（a）所示，导杆仅起到定位作用，所以前段承载受力情况基本为零。在整个电杆拉起过程中，如图4（b）所示，由于电杆及套杆在电机的牵引作用以及导杆导向作用下，做圆周运动，直至达到图4（c）所示位置时，整个拉起过程完成。在整个过程中，L型导杆的内弧面为主要受力面，由模拟结果可以看出，最大等效应力位于L型导杆与底座连接处，为1.02MPa，远低于45#钢的屈服极限，可满足整个工作中的使用要求。

3 结论

通过第2节中数值模拟结果可以看出，L型导轨在电杆整个起立过程中的等效应力皆在应用许可范围内，可切实的起到对电杆立杆过程的导向支撑作用。整个立杆系统的设计，减轻了立杆过程的最大承载力的大小。可实现底座、电杆组装多步骤并行工作，减少了立杆过程中的时间消耗。搭配四角支架与电机辅助作业，大大减轻了人力负担，提高了立杆的工作效率。

参考文献

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.2022.04.015

[2]何南生.一种多功能电杆组立技能模块的研发及应用[J].产业创新研究,2018,(11):123-124.

[3]吴威.基于ABAQUS的某斜拉桥钢锚梁静力计算分析[J].广东建材,2019,35(06):47-49.

[4]仇保林.10kv架空线路倒落式立杆法[C]//2006北京铁路局技师论文集.石家庄供电段;,2006:2.

[5]张捷华,虞向红,李明浩.10kV配网架空线路带电立杆中的杆位校正[J].中国电业(技术版),2015,(10):1-2.

[6]孔泉.220kV输电线路施工架线探析[J].科技资讯,2015,13(13):38.DOI:10.16661/j.cnki.1672-3791.2015.13.025.

[7]申屠柏水.固定式人字抱杆立杆时的几个关键问题分析[J].浙江电力,2004,(01):51-53+59.DOI:10.19585/j.zjdl.2004.01.016.

作者简介：

王伟刚，男，1984年出生，红河县供电局副总经理，工程师。

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