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tdw812 2007-6-3 08:24

转载：带电更换500 kV “V”形绝缘子串方法及工具的研究

纪建民1，郝旭东2，智润仓1
5V]4\1OG7B-U （1.山西省电力公司超高压分公司，山西省 太原市 030001;2. 华北电力科学研究院有限责任公司，北京市 100045）   摘要： 文章介绍了利用新型泡沫填充绝缘管设计绝缘拉杆及托瓶架，并采用专用卡具使绝缘子串在托瓶架的支撑下成为整体的方法，彻底解决了500 kV“V”形绝缘子串无法整串带电更换的难题。文章计算、设计并校核了卡具各部分的应力，均达到了需用范围。 关键词： 带电作业；“V”形绝缘子串；绝缘拉杆；托瓶架；更换绝缘子串  　　1 课题的提出!iyR+K+f-Q7G5iI3W
b*x/B!I%ZI~I"Mi
　　 随着500 kV线路日趋成熟，为了降低铁塔钢材指标、降低造价、减少中相风偏，目前在500 kV输电线路中大量使用了“V”形绝缘子串结构。由于“V”形绝缘子串有一定的角度，当提升导线时，绝缘子串受自身重力影响使整串绝缘子形成弓形而无法脱离上、下挂点，这给对“V”形绝缘子串进行带电检修维护作业带来了一定的困难。为了解决这一问题，华北电力科学研究院成功研制出了带电更换500 kV“V”形绝缘子串的方法及工具。
m5s q}_-kf}5l n,X
"{lZ CDe 2 设计思路[2Z2^V6s

N1M)^ ^!Yp9k 　　 采用新型泡沫填充绝缘管设计绝缘拉杆及托瓶架，并设计专用卡具，“V”形绝缘子串在托瓶架的支撑下成为整体，从而使其上、下挂点得以顺利摘脱。在这个方案的基础上，只要解决了两端卡具的问题，其他问题就可顺利解决。“V”形绝缘子串安装结构示意见图1。V'c"eRw6R8yO5rC
[attach]18550[/attach]
Vq*[8m)g4U/w%o w
z*t.H;x _ y f7GhcZ3P%a:L
图1 “V”形绝缘子串安装结构示意图 fEs Yg_Oe

$j1tE2?V+m3D\bmV_u 3 “V”形绝缘子串卡具机械计算
)EjG.?2r!w YP.^Cu/rC`
3.1 已知条件3F:`1Y} V4h)hF
　　 导线规格　LGJ-400／50
o!Do-T:M 　　 计算截面　S＝467.2 mm26y6j$kb4w7t9s4\W:o
　　 水平档距　L=400 m
4P*z M[4l/[,p 　　 垂直档距　Lch=600 m
mK0rS~4y 　　 风速　　v=10 m/s
{G!av.b _-X 3.2 荷载计算
xr"_V7QM 　　 根据上述条件，查导线的荷载表可得：
6h m GN!`_3M S 　　 单位比重g1=3.55×10-3 kg/（m·mm2）7g(x,hue
　　 4根导线的单位比重g4=0.412×10-3 kg/（m·mm2）%u,B\-kgQ~Ry(d9@"WK
　　 综合比载
X%Ji;HPMg*_c"y8z 　　 单根导线荷载T1＝SLg6
,of S4t!u tu 　　 　　 　　 　　 　　 ＝467.2×600×3.573×10-3
8mbA.Er"F.SZ0A{ 　　 　　 　　 　　 　　 ＝1 001.7（kg）*b4EQ@0B`6Of
　　 4根导线荷载T4＝4007 kg
M F+v:jG9xg1{ a#y 　　 每串绝缘子荷载T′ 1／2＝T4/2＝2 004(kg);blA2I{X
　　 “V”形绝缘子串的夹角为90°，斜率为1.4。
:KL(Q/b Z 　　 每串绝缘子斜荷载为T1／2=1.4 T1'／2＝2 805(kg)
K/vgnr8o:a 　　 当安全系数K＝3.0时，卡具破坏力TB=3T1'／2=3×2 805=8 415(kg)
a)\0Y U{oN 　　 由于绝缘拉杆为双杆，故每根绝缘拉杆破坏力TLB＝TB/2=4 208(kg)
|4m#pnT%{y0s3V 　　 出厂试验时K=2.5
$F"o4CI*m!jmp 　　 出厂试验荷载 卡具荷载TK＝7 013 kg
'I E3mc$?5b 拉杆荷载TL＝3 507 kgy5S,m2AbS3|
3.3 卡具强度验算 A c.HS*I`I
3.3.1 后卡#^y&|-XQ
　　 后卡的结构示意图见图2。 _.Y0{#VGi'jT
[attach]18551[/attach] v:jI2nKl*SD$AN

1E%kZ Ry_j6e
Z^Qnr4\f 图2 后卡的结构图示意图
RED pX]Q6L W6@R#C\TW b
　　 (1) 断面选取。
Ax.H.ex Iqb2{ 　　 弯矩Mn=P(L-a)/4=4 208×(430-130)/4=63 100(kg·mm)6x6q?5TC
　　 断面的面积Wm=2bh2/6=2×30×592/6=34 810(m2)(包含下层螺栓)
r0[U jf@*} 　　 Mm/Wm=91 500/34 810=2.63(kg/mm2)≤40 kg/mm2(材料允许应力值),所以断面选取安全可靠，有一定余度。
mDhw c&ewx)cO2^ 　　 (2) 端孔剪切。
)UwY"F3H Up4dQ Q 　　 端孔的截面积Sd=2(a-d)b=2×(60-18.5)×22=1 826(mm2)\nB3Z"L|'Ndr
　　 KP/Sd=0.8×8 415/1 826=3.7(kg/mm2)≤20 kg/mm2(端孔剪切应力允许值)OkZV/Ct/|T
式中,安全系数K＝0.8，剪切力P=8 415。 S4L3z)CR'H^
　　 (3) 端孔挤压。t)k6hYp$dA&E+~2K
　　 Sd＝2db＝2×18.5×22＝814(mm2)
^sE(O }i'gn 　　 KP/Sd=8 415×1.0/814=10.34(kg/mm2)≤40kg/mm2(端孔挤压应力允许值)
s9h5I#\imC e ?-? 　　 结论：后卡安全余度较大，但考虑材料性能及工艺的分散性，暂不减少断面尺寸。\Eh)|f'km7qB:}3L
3.3.2 前卡（分离式联报卡）J ^1V W/zk
　　 前卡结构示意图见图3。+M1g"W.Q*Tlq
[attach]18552[/attach]
6AhZ8I\@M0r p;z :m5\:}0iZb

_Nb%zy_ 图3 前卡结构示意图'}F/Zy S*}

?a{_{{K
!G&c!pUq%Y 　　 (1） 弯曲强度。
$w*r%w_ u.p_ 　　 弯矩Ma=P(L-δ-2b)/4
.O L%jEyJ[7v~I9J 　　 　　 　　 =8 415×(430-22-2×22)/4{)g1[v'o8w}5t&GP
　　 　　 　　 =8 415×364/4=765 765(kg·mm)
e H#N"fD'xr5la6Ww 　　 面积Wa=bh2/6=22×802/6=23 467(mm2)
\1n W%B `b$mk}1` 　　 Ma/Wa=765 765/23 467=32≤40 kg/mm2(弯曲强度允许值)
OB7|Nd?1]h 　　 （2) 螺孔剪切。
5h*A@U2\ 　　 S=2(a-d)b=2×(40-18)×20=880(mm2)
3Sr ?/XZ 　　 P/S=8 415/880=9.56(kg/mm2)≤20 kg/mm2(螺孔剪切应力允许值)
hED*z$N9iS 　　 （3) 螺栓拉伸。ME b z.\_
　　 T=P(L-d)/8H=8 415(430-22)/（8×143）
J&\;IG;r2B&gOBh 　　 　　 =3 001(kg)P\c{-c Q3A?0N
　　 S=πd2/4=π×162/4=201(mm2)
/E:p OdiX 　　 因此，K1T/S=1.2×3 001/201=17.92(kg/mm2)≤60kg/mm2(螺栓拉伸应力允许值)
.M%@Ri4^+a]"j.K{i9U 　　 （4) 端孔剪切。%m2GES{*?`,~
　　 S=2(a-d)b=2×(80-2×12)×10=1 120(mm2)7^#P1DeCV9S
　　 P/S=8 415/1 120=7.5(kg/mm2)≤20kg/mm2(端孔剪切应力允许值)6y}5L-fTE
　　 （5) 端孔挤压。
u;e pf1JM&_5p0f 　　 S=4ab=4×12×10=480(mm2)!fS1`1w-H WHA+rxz8Z
　　 P/S=8 415/480=17.53(kg/mm2)≤40kg/mm2(端孔挤压应力允许值)`*u~pa*A p-g
　　 结论：分离卡断面选择有一定余度。9jr!rH|;r-F
3.3.3 螺栓连接绝缘拉杆强度验算
9a.j?$|^ z1s;_%^b L 　　 管材为32×4圆管,孔为双孔。
$TX\#cmuX 　　 (1) 拉伸强度。J\7vh)CbmF
　　 　S=π/4×(D2-d2)-d1(D-d)d z-N G7\?fP:v5l
　　 　　 =π/4×(322-242)-12×(32-24)
R2zL$hxK \ 　　 　　 =276.5(mm2)r| u dM,u*l
式中，D为拉管的外径，mm；d为拉管的内径,mm。"hs$b_:e:ox[0jT
　　 P/2S=8 415/（2×276.5）=15.2(kg/mm2)≤60kg/mm2(拉伸强度允许值)，所以抗拉强度余度较大。:a.V*H|6SWa a
　　 （2) 剪切强度。rp] J.tp%Gf4N
　　 　S=2(D-d)t=2×(32-24)×80
_A6M!D7?#I&r+_8c 　　 　　 =1 280(mm2)'uxDJ1lH
　　 P/S=8 415/1 280=6.57(kg/mm2)≤10kg/mm2(剪切强度允许值)o8l!i6lb&E
式中，t为连接处高度。H[K:jf
　　 （3) 挤压强度。2j;I ND9}DC+\K
　　 S=2×(D-d)d1=2×(32-24)×12=192(mm2)
6E,L4tM8W9~*TV0bd 　　 P/S=8 415/192=43.8(kg/mm2)≤70 kg/mm2(挤压强度允许值)
4x1O.r$rX,GFS 　　 通过计算，设计并校核卡具各部分的应力，均达到了需用范围。该设计的绝缘拉杆采用的是陕西秦川电力器材实业有限公司生产的32泡沫填充绝缘杆，其拉力和绝缘性能完全可以达到设计要求，此处不再进行验算。@?T*S8`0|T@U

)B6p PwcXs 4 结论Ul ?zE r/jMP

8F5\d;Z8W E 　　 500 kV“V”形绝缘子串带电更换工具通过设计、试验、试运行、再修改加工等工作，达到设计要求，于2004年12月在山西500 kV临城线156号塔上进行了现场实际线路试用，完全达到现场使用要求，现场实际作业情况见图4。并于2005年1月在山西太原通过了全国带电作业技术专家的技术评审，专家们一致认为此项目填补了国内空白，达到了国内领先水平。hm"y1O%An
[attach]18553[/attach]8N5n9K_!X0R&d&}G1\
e9K&b&Sm5Ulf
图4 带电更换500 kV “V”形绝缘子串现场作业情况

tdw812 2007-6-5 20:51

搞带电的朋友进来看一看，很有帮助的！

hanyu997 2007-6-5 21:06

谢谢，学习学习:handshake

archyfeng 2007-6-17 12:45

不错啊

archyfeng 2007-6-17 12:46

就是高深了点，看不太懂

jsjd879087jdbh 2007-6-24 21:52

谢谢，学习学习 U-A,C'f7tba
:handshake
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