改进绝缘子卡具研制可行性分析

邝利华

摘要：广东省内目前高电压输电线路通常采用钢化玻璃绝缘子作为电力线路与塔身绝缘的主要材料，钢化玻璃绝缘子具有零值和受损会自爆的优点。实际工作中发现，更换自爆钢化玻璃绝缘子使用传统卡具仅有小概率能顺利完成，因为不同厂家生产的卡具内径和不同厂家生产的钢化玻璃绝缘子钢帽直径不能完全匹配，另外，由于受加工工艺的影响，绝缘子钢帽有时在出厂后尺寸与实际略有差异，导致同一型号绝缘子钢帽存在不同外径尺寸的情况，在作业过程中难以找到与之匹配的模具，甚至出现无法匹配的状况，所以现场无法用传统卡具来更换所有钢化玻璃绝缘子，导致传统卡具的使用范围受到很大限制。基于此类问题主要对传统卡具进行改进，并举例传统16吨卡具在500kV盘型钢化玻璃绝缘子上的实际工作方面进行数据分析，最后得出改造卡具具有一定的可行性。

关键词：传统卡具；钢化玻璃绝缘子；创新；可行性分析

前言

更换杆塔上自爆绝缘子的工作中，因不同厂家的传统卡具不能将后卡卡槽嵌入到钢化玻璃绝缘子的钢帽中，尽管相差极小的间隙，但卡槽不能完全贴合且卡入钢帽槽中，卡具上盖不能锁紧螺栓，故不能使用卡具进行更换，本文主要对传统卡具进行创新，结合可行性分析，愿使得改造后卡具能将后卡卡槽嵌入各品牌及厂家的同一吨位型号钢化玻璃绝缘子钢帽中，提高卡具在更换钢化玻璃绝缘子工作中的利用率和使用的灵活性。

1传统卡具使用局限性

广东省输变电工程公司，在进行500kV坪曲线停电检修，更换耐张塔自爆钢化玻璃绝缘子的工作中，发现实际运行中的绝缘子其厂家型号与输电部设备库的资料不相符，塔上的钢化玻璃绝缘子为其它厂家生产，传统卡具不能将后卡卡槽嵌入到钢化玻璃绝缘子的钢帽中，尽管相差+1cm左右的间隙，但卡槽不能完全贴合卡入钢帽槽中，卡具合不上盖，故不能使用卡具更换，只能改用手扳链条葫芦去更换这枚自爆绝缘子，从而导致工作难度和作业人员身体强度都增加数倍。本设想主要使得改造版卡具能将后卡卡槽嵌入各品牌及厂家的同一吨位型号钢化玻璃绝缘子钢帽槽中，避免因为卡具和钢化玻璃绝缘子钢帽不吻合问题，导致工作未能如期完成。

1.1传统卡具更换钢化玻璃绝缘子的方法

传统卡具更换钢化玻璃绝缘子的方法主要分为以下几步：

1.1.1在进行更换钢化玻璃绝缘子工作前，将卡具安装好，绑好传递绳，然后收紧卡具丝杆，将钢化玻璃绝缘子串荷载转移到卡具上，使钢化玻璃绝缘子串松弛后先拆除被更换钢化玻璃绝缘子球头与下面碗头连接的弹簧销，再拆除被更换钢化玻璃绝缘子碗头与上面球头连接的弹簧销，

1.1.2拆下钢化玻璃绝缘子，用传递绳传递至塔下，提升新钢化玻璃绝缘子并安装好；

1.1.3安装好新钢化玻璃绝缘子后，安装新钢化玻璃绝缘子碗头与上面球头连接的弹簧销，再安装新钢化玻璃绝缘子球头与下面碗头连接的弹簧销；

1.1.4放松卡具丝杆，使钢化玻璃绝缘子串受力，导线恢复原位。

1.2传统卡具结构分析

根据（图一）可知，卡具主要由前卡、后卡、丝杆等组成。

1.3传统卡具更换钢化玻璃绝缘子的原理分析

传统形式的钢化玻璃绝缘子卡具是利用握着钢帽的半球体及钢帽根部凹槽的有效接触面来转移钢化玻璃绝缘子所承受的机械拉力。500kV坪曲线路的钢化玻璃绝缘子为自贡产LXY3-160型，该钢化玻璃绝缘子钢帽有卡槽，更换难点在于卡具后卡稍厚，钢化玻璃绝缘子根部凹槽不能被卡紧，故不能承受较大的机械负荷。因此，利用传统形式的卡具无法更换该类型的钢化玻璃绝缘子，从而不能消除线路缺陷，确保线路安全运行。

2传统卡具改进构思

本改造主要根据绝缘子卡具受力分析结果以及绝缘子碗头结构特点，因卡具卡点与绝缘子碗头受力点的位置固定，如需用一套卡具更换多钟型号绝缘子则要打破常规，改变原始固态思想，将受力点转移，结合上述因素根据项目实际提出改造方案，通过取消原卡具的内卡槽，与之替代的是多枚卡爪，采用多点卡爪锁紧瓷瓶钢帽凹槽内的办法，通过调节卡爪螺纹长短，来适应不同直径的钢帽，调整多枚卡爪的深度，使卡爪端部受力均匀即可，极大提高了一个卡具与其它不同厂家瓷瓶钢帽的适应性

2.1改进后的卡具剖面图见（图二）

3改进后的卡具可行性分析

结合钢化玻璃绝缘子数据以及相关规程要求，进行卡具结构外形的设计和分析，材质优先选用LC4超高强度硬铝合金，前卡是通过卡具前沿的“爪”与钢帽凸边缘接触传递力，接触面有限，受力较复杂，既有弯矩，又有剪切力和挤压力；而后卡是通过卡具内腔壁与整个钢帽外壁接触传递力，接触面大，基本上是弯矩。从过去经验来看，卡具变形和破坏部位都是在两翼端部，说明该处是受弯矩最大的部位，主导力是弯矩作用力，剪力和挤压是次要的。因此，无论前卡或是后卡，从整体受力来看，均可以简化成一简支梁计算【1】。

3.1检修工时分析

对改造前和改造后的卡具的检修工时进行对比。改造前的卡具，能顺利套入钢帽，所需工人2人，检修工时约30分钟，改造前的卡具，不能套入钢帽，改用手扳链条葫芦，所需工人4人，需要120分钟以上工时，改造后的卡具，熟练调整卡具内卡爪，所需工人2人，检修工时约40分钟。由此可以看出，改造后的卡具能替代手扳链条葫芦作业，其工作效率远远大于链条葫芦方法，和普通卡具方法效率接近。

3.2实用性分析

卡具是用来在带电或停电状态下作业，带电检修及线路施工作业均可采用。按检修工作使用和储备来看，可节约购买资金，且随着当前高塔高跨的线路不断增加，线路的档距也在不断增加，导线的垂直档距和自重荷载也在不断的增加，导致原来每套卡具在连续进行更换30片零值或自爆绝缘子后，卡具都会存在着不同程度的破损，在这种情况下必须更换新的卡具来补充，新的卡具具有只更换内芯卡爪，就能满足工具完好性的这一个特点，即花费原卡具购置价格的1/3即可实现卡具更新，且携带质量轻，使用和更换卡爪方便快捷，操作简单，完全满足了现场施工环境下的工作需求，极大地提高了现场检修作业人员的工作效率，取得的直接和间接经济效益是非常可观的。如更换耐张或直线单片钢化玻璃绝缘子、瓷和钢化玻璃绝缘子各种类型的绝缘子等，节约更换整串钢化玻璃绝缘子的大量工具，提高工作效率。无论何种型号规范瓷及钢化玻璃绝缘子的直筒型钢帽，只要在卡具内调整合适位置及松紧度均可以更换钢化玻璃绝缘子，而且还可用于更换其它类型钢化玻璃绝缘子，为广东省输变电工程公司钢化玻璃绝缘子更换工作提供一种高效理想的工具。

结束语

为了解决当前广东省输变电工程公司使用的传统卡具存在不易将后卡卡槽嵌入钢化玻璃绝缘子的钢帽中的问题，通过取消原卡具的硬连接，采用多点卡爪牢固锁紧瓷瓶钢帽凹槽内的办法，极大提高了一个卡具与其它不同厂家瓷瓶钢帽的适应性。通过研究分析可知改造后的新型卡具，不仅能很好地解决上述问题，且能提高卡具灵活性，适用于不同厂家品牌钢化玻璃绝缘子的更换工作，为现场作业提供极大的便利，并且满足停电、带电作业要求，减少停电时间，并且可获得一定的社会经济效益，具有推广利用的价值，从而减少了公司采购工具费用，同时也避免了工作人员携带多种卡具进行操作，减小安全风险，提高工作效率，使得公司更换钢化玻璃绝缘子工作更为便利。

参考文献：

[1]（简支梁简单定义是说梁的两端搭在两个支撑物上，两端铰接，现实看是只有两端支撑在柱子上的梁，主要承受弯矩的单跨结构）