浅论10kV及以下带电瓷瓶螺栓紧固专用工具

李文虎赵鹤鹏董江威陈余段六生

摘要：为了提高螺栓紧固工具性能，本文提出了10kV及以下带电瓷瓶螺栓紧固专用工具研究。首先，分析传统螺栓紧固工具使用中存在的问题。其次，按照工具设计技术要求，利用绝缘操作杆、万向接头、扭力把手套筒、辅助手柄等材料设计、加工，形成带电紧固瓷瓶的螺栓紧固专用工具。最后，对工具性能进行测试，测试结果表明，带电瓷瓶螺栓紧固专用工具性能满足设计要求。

关键词：带电瓷瓶螺栓；专用工具；地电位

目前10kV、0.4kV的架空线路一般通过针式绝缘子进行固定，针式绝缘子通过螺栓与螺帽固定在电杆的横担上，螺栓由于长期裸露在空气中，因受到雨雾雪的腐蚀导致锈蚀，加之线路受到风力的影响而舞动形成共振，导致绝缘子的螺栓螺帽松动，甚至脱落[1]。一旦发生松动或脱落现象，导线很可能飞出瓷瓶，导致线路相间短路或对地短路事故，严重威胁着线路的安全运行及人身安全[2]。为此，本文提出10kV及以下带电瓷瓶螺栓紧固专用工具研究。

一、传统螺栓紧固工具

当前巡视过程中发现传统螺栓紧固工具不仅瓷瓶倾斜，而且螺栓松动，在使用过程中螺帽容易脱落造成安全事故[3]。本文将对传统螺栓紧固工具存在的3个重要问题进行研究分析，将其作为新螺栓紧固工具的研究依据。

（1）传统螺栓紧固工具采用线路停电消缺的方式，需办理停抢修电手续，并通过营销系统或电话对停电影响客户进行通知，既费时费力，又会影响社会的经济效益，降低了客户用电体验度[4]。

（2）待上级线路检修时或该线路有计划作业时同步进行消缺，期间必然对线路安全运行带来巨大的安全隐患，一旦发生事故后果不堪设想[5]。

（3）通过带电作业消缺，使用绝缘斗臂车作为承载工具，将检修人员输送到距瓷瓶松脱处的最佳位置后，做好绝缘遮蔽措施后用扳手紧固松动的螺栓，但目前县公司层面无带电作业队伍，只能上报处理，费时费力，且带电作业车作业区域受限，只能在路边的线路上进行，无法到达电杆在田地、山区的地方[6]。

为在线路不用停电的状况下，检修人员站在电杆下方对瓷瓶上松动螺栓加以紧固，快速消缺，确保线路的安全运行，急需研制一种新的螺栓紧固工具。

二、10kV及以下带电瓷瓶螺栓紧固专用工具研制

1、技术要求

（1）进行地电位带电作业时，人身与带电体的安全距离为0.4m，若不能满足，应采取可靠的绝缘隔离措施。

（2）绝缘工具最小有效绝缘长度：10kV绝缘操作杆0.7m，10kV绝缘承力工具、绝缘绳索0.4m。

（3）在10kV及以下的带电杆塔上进行工作，工作人员距最下层高压带电导线垂直距离不得小于0.7m。

（4）工作人员和工器具与临近或交叉的10kV及以下带电线路的距离不得小于1m。

2、创新点

（1）设计一种带电紧固瓷瓶专用工具，适用于10kV及以下线路针式瓷瓶紧固；（2）利用绝缘操作杆、万向接头、扭力把手套筒、辅助手柄等材料设计、加工；（3）紧固套筒装置采用24-32螺栓各一套，支持不同针式绝缘子拧紧。

3、研制方案

（1）工具原理

1）带电紧固瓷瓶的绝缘操作杆及部件

利用绝缘操作杆、万向接头、扭力把手套筒、辅助手柄等材料设计、加工，形成带电紧固瓷瓶的螺栓紧固专用工具，主要由止动销接头、绝缘操作杆、手摇加力装置3部分构成。如图1所示为带电紧固瓷瓶的螺栓紧固专用工具结构图。

在图1中，螺栓紧固专用工具的设计与以往研究不同，采用止动销接头可以加固螺栓，起到安全保护作用；绝缘操作杆采用分节设计方式，选取不同材料，设计绝缘操作杆0.7m，以此满足高强度作业要求；手摇加力装置的设计，便于操作人员控制螺栓紧固，操作简便，对技术要求较低，适合工人使用。从整体设计来看，带电紧固瓷瓶的螺栓紧固专用工具结构满足安全、操作简便、灵活设计要求，适用于10kV及以下线路针式瓷瓶紧固。

2）紧固套筒装置

紧固套筒装置由两部分构成，包括紧固套筒和止动销接头。如图2所示为紧固套筒装置。

在图2中，紧固套筒与其它套筒相比存在较大优势，采用24-32螺栓各一套，形成万向接头，以此满足不同针式绝缘子拧紧，不会受到应用限制。这种紧固套筒采用扭力把手套筒方式设计，其在实际应用中可以减小摩擦力，使得工作操作起来更加灵活。另外，止动销接头的设计，增加了工具使用的稳固性。

3）绝缘杆设计

带电瓷瓶螺栓紧固专用工具绝缘杆分为两部分，上截采用1.5米至2米的绝缘杆，强度满足螺栓拧紧强度要求，下截采用其他高强度杆，与传统螺栓紧固工具相比，操作稳定性更高一些。另外，上截绝缘杆和下截绝缘杆之间采用可拆卸方式，为操作人员使用创造了便利条件。

（2）产品加工与存放

为了保证本文设计的带电紧固瓷瓶的螺栓紧固专用工具加工生产出的产品满足要求，采取以下方案完成产品加工与存放。

1）机械加工件的切削加工必须符合产品图样，工艺规程和本标准规定。

2）机械加工件的已加工表面，不得有锈蚀及影响性能，寿命和外观的磕碰。

3）除了特殊要求外，加工后的零部件不得有尖锐的棱角和毛刺。

4）精加工后的配合面，摩擦面和定位面等工作表面，不得打有损于表面质量的印记。

5）经热处理后的零件，精加工时不得产生退火、烧伤及裂纹等现象。

6）经加工后的零件在搬运、存放时，必须防止受到损伤、腐蚀及变形。

（3）现场安装

按照设计方案图纸，对止动销接头、绝缘操作杆、手摇加力装置等进行牢固可靠连接。

三、测试分析

为了保证本文设计的10kV及以下带电瓷瓶螺栓紧固专用工具研制方案满足产品开发需求，本文对工具性能进行测试分析，根据测试结果判断方案的可靠性。如表1所示为带电瓷瓶螺栓紧固专用工具性能测试结果。

表1带电瓷瓶螺栓紧固专用工具性能测试结果

通过观察表1中的测试结果可知，带电瓷瓶螺栓紧固专用工具性能满足技术设计要求。使用3个月以来，没有出现螺栓松动等安全事故。因此，本文设计的螺栓紧固专用工具方案可靠性较高，有助于产品质量的提升。

总结

本文针对传统螺栓紧固工具使用存在的问题，依据工具技术设计要求，利用绝缘操作杆、万向接头、扭力把手套筒、辅助手柄等材料设计、加工，形成10kV及以下带电瓷瓶螺栓紧固专用工具，由止动销接头、绝缘操作杆、手摇加力装置构成。测试结果表明，带电瓷瓶螺栓紧固专用工具性能满足设计要求。

参考文献

[1]白晶晶,白庆永,高玉华.新型10kV架空线故障指示器装卸工具的研制与应用[J].国网技术学院学报,2016,19(4):11-15.

[2]沈洪良,章璨,费晓明,等.10kV线路带电作业绝缘操作杆挂架的研制[J].湖州师范学院学报,2017(s1):84-85.

[3]魏家鹏,李卫军.地电位电气连接部位螺栓紧固专用工具研制[J].河南电力技术,2017(1):61-62.

[4]郑爽,杨志才,高泽恒,等.输电线路直线悬垂线夹U型螺栓补加紧固工具的研制[J].华北电力技术,2017(2):8-12.

[5]冯兴双.汽车底盘高强度螺栓的拧紧与防松研究[J].山东工业技术,2017(4):207-207.

[6]严宇,张颉,吴功平,等.高压输电线路螺栓紧固机器人结构设计与动力学分析[J].机械设计与制造,2016(9):86-89.