浅谈免扎线型绝缘子辅助工具的研制.pdf

中国科技期刊数据库 工业 A 收稿日期：2023 年 12 月 23 日 作者简介：普栋文（1996），男，彝族，云南昆明人，大学本科，助理工程师，昆明晋宁供电局从事配电网检修试验工作。-101-浅谈免扎线型绝缘子辅助工具的研制 普栋文 张小聪 李 科 吴 强 李晓燕 云南电网有限责任公司昆明晋宁供电局，云南 昆明 650600 摘要：摘要：针对目前 6-20kV 配网架空线路新建、改造、维护检修工作中，在绝缘子上绑扎固定导线的绑扎工作作业量大，绑扎工艺要求高，再加上施工人员普遍缺乏责任心等问题，非常容易造成导线绑扎固定质量不合格，从而导致 6-20kV 配网架空线路在投产时就存在缺陷的问题。本文设计一种免扎线型绝缘子辅助工具，通过设计的卡扣卡进绝缘子凹槽将导线托槽固定，再用导线托槽两端螺丝线夹将导线夹紧，改变作业方法，缩短了导线绑扎固定的时间，提高作业人员工作效率，有效减少因导线绑扎施工导致的配网线路缺陷。关键词：关键词：导线绑扎固定；导线托槽；滑脱；绑扎工艺 中图分类号：中图分类号：TM216 0 引言 目前在 6-20kV 配网架空线路进行新建、改造或维护检修作业中，在绝缘子上绑扎固定导线工作作业量大，绑扎作业工艺要求高，再加上施工人员缺乏责任心等问题，非常容易造成导线绑扎固定质量不合格，从而导致配网线路在运行过程经常发生导线从绝缘子上掉落或滑脱，绑扎导线使用的扎线断裂、脱落、翘起等问题。本文结合实际现场工作需求，设计一种免扎线型绝缘子辅助工具，通过设计的卡扣卡进绝缘子凹槽将导线托槽固定，将导线放入导线托槽内，再用导线托槽两端的螺丝线夹将导线夹紧。缩短了导线的绑扎时间，提高作业人员工作效率，有效减少因导线绑扎导致的配网线路缺陷。1 原因分析 目前在 6-20kV 配网架空线路进行新建、改造或维护检修作业中，导线在绝缘子上绑扎固定工作中，为了保证导线绑扎固定牢固，而且减少导线固定点的机械疲劳损伤，对使用的绑扎线及绑扎工艺有相关要求。配网架空线路上将导线固定在绝缘子上的绑扎，对绑扎线及工艺相关要求如下：1.1 绝缘导线 绝缘导线要使用绝缘绑扎线，绑扎段（导线支撑、固定段）导线要使用绝缘胶带缠绕，缠绕不少于 2 层，且缠绕长度要超出绑扎线 20mm。绑扎扎线要扎紧，绑扎线要形成“双八”固定（双八固定是指扎线要将绝缘子交叉缠绕 4 圈，最终在导线上段出现类似两个八字的现状），绝缘子固定处每边绑扎线至少要缠绕 8圈，缠绕应紧密、牢固。绑扎线尾端应理顺或相互扭紧，不能翘起。1.2 裸导线 裸导线要使用与导线相同金属材料的绑扎线，且绑扎线直径不小于 2.5mm。绑扎处应使用铝带（或铜带）对导线进行包裹，且长度要超出绑扎线 20mm。绑扎扎线要扎紧，绑扎线要形成“双八”固定，绝缘子固定处每边绑扎线至少要缠绕 8 圈，绑扎线尾端应理顺或相互扭紧，不能翘起。在实际的 6-20kV 配网架空线路进行新建、改造或维护检修作业中，存在以下几点问题：（1）经过培训导线绑扎质量依然无法保障。在组织作业人员开展专项培训后，平均每个绝缘子需要 3.6分钟才能完成绑扎，绑扎效率较低。且经过培训考试合格的人员在实际工作中对绑扎工艺要求执行到位率非常低。经过实际检验，如严格按标准要求验收，经过统计不合格的绝缘子导线绑扎占比 80%，合格率非常低。通过分析发现绑扎不合格的原因有以下几点，一是大部分导线包裹缺失，基本都没有对导线进行包裹；二是大部分扎线是使用老旧线路拆下的导线抽股，老旧导线容易折断、机械牢损严重等问题；三是扎线时用力不足，容易导致绑扎不紧；四是绑扎时扎线长度不够或偷工减料随便绕两圈就剪断多余扎线，导致缠中国科技期刊数据库 工业 A-102-绕圈数不足，缠绕线间紧密度不足。（2）6-20kV 配网架空线路绝缘绑扎点位多，验收难度大。导线绑扎固定验收工作受到停电时间、施工进度、现场环境、工作量和验收人员技能、责任心等因素影响，全面完整验收难度非常大。（3）验收后问题难整改。整改受工期、投产、停电及施工队伍组织管理等的影响，整改难度大。以往大部分问题最终是因为施工质量、验收管理等原因，造成配网架空线路一直带缺陷运行，一定程度上影响了配网线路的安全可靠运行。（4）导线绑扎固定质量问题的影响。导线绑扎固定缺陷在电网正常运行情况下对线路的安全运行影响很小，容易被忽视。但在一些特殊线路区段：如线路在大风口或是大档距线路上就容易出现导线掉落或滑脱等问题。特别是在线路出现故障时，如杆塔倾倒、断线、杆塔受外力作用倾斜、断裂或是在树木倒在导线上时，如果导线绑扎固定牢固，部分线路就可以通过重合闸动作重新正常带电运行，此时可以通过带电作业按紧急缺陷进行消缺。但如果导线绑扎存在缺陷，导线滑脱、掉落，导致接地、短路等永久停电故障，继而导致负荷损失，造成故障停电抢修。下面以两个10kV 配电线路现场案例进行举例说明：一是 XX 供电局10kVXX 线在 2023 年 2 月 4 日下午，一棵根径约 400mm的桉树倒在 10kV 线路上，导线型号为 JKLYJ-185，15米水泥电杆，现场因导线绑扎牢固，树倒在线路上没有造成线路故障跳闸或重合闸动作，也未损伤导线，只是拉偏了最近两基电杆的瓷横担。最后通过带电作业将树木清除，把瓷横担校正，就完成了线路消缺，未造成线路负荷损失。二是 2023 年 5 月 2 日，一辆拉土车倒土后将*供电局 10kV*线（同杆双回线路）#41-42 杆导线 C 相导线挂断，导致线路故障跳闸。由于导线绑扎固定存在质量问题，本耐张段 32-42 号塔段 C 相导线全部掉落在地面，由于这段架空线路 2 处跨越乡村道路，路上通行车辆较多，导致掉落的导线被压损、剪断，最后只能将 32-42 号塔段 C 相导线全部更换。如果导线绑扎牢固，其它杆段导线不掉落地面，导线未损伤，可以采用接线的方式将线路断线故障修复，可以减少抢修成本，缩短抢修时间，提高线路供电可靠性。2 解决思路 目前6-20kV配网架空线路中经常使用瓷柱式绝缘子，老旧线路主要使用的是针式绝缘子和瓷横担式绝缘子，还有部分使用的硅胶合成绝缘子。通过对在用绝缘子和绑扎固定工艺的研究，发现各种类型的绝缘子都预留有用于放置导线的凹槽，用于将导线固定在绝缘子上。导线绑扎固定的流程是先对导线进行包裹，然后将导线放入绝缘子凹槽内，最后是用绑扎线以“双八”缠绕固定的方式进行绑扎固定。针对这些共同特征，设计一个固定导线的托槽，托槽两端各设置一个固定导线的金属螺丝线夹，托槽的下端再设计一个金属卡扣。先用金属卡扣卡进绝缘子的凹槽将导线托槽固定，将导线放置在托槽内，然后用托槽两端的金属螺丝线夹将导线卡紧。绝缘子固定用 1 颗螺丝，导线固定用 2 颗螺丝，总共三颗螺丝即可完成导线在绝缘子上的绑扎固定。为了在绑扎时有效保护导线避免导线损伤，托槽采用了硬度合适，导线支撑点更大的铝合金材料，同时在导线托槽、金属螺丝线夹与导线接触部分涂塑，并垫上一层胶皮垫。在金属卡扣与绝缘子固定部分，针对绝缘子和金属卡扣都是硬质材料，固定时会存在损伤等问题，在金属卡扣和绝缘子间也增加胶皮垫层，这样就可以使导线托槽更可靠的固定在绝缘子上。通过对在运行6-20kV配网架空线路绝缘子和电网典型设计绝缘子使用的调查，结合绝缘子的实际情况，设计了 2 种绝缘子辅助辅助工具，以解决导线在绝缘子上的绑扎固定问题，具体如下：2.1 瓷柱式（或针式）绝缘子型辅助工具 瓷柱式（或针式）绝缘子型辅助工具，由导线托槽、导线卡箍、卡箍控制滑块、瓷柱（或针式）抱箍共 4 个部件组合而成。导线托槽两端开槽用螺栓固定两个导线卡箍，导线托槽下侧开槽用螺栓固定两个卡箍控制滑块，卡箍控制滑块预留凹槽与瓷柱（或针式）抱箍可调连接。卡箍控制滑块由铝合金材料加工，中间有一个钢轴，在导线托槽上位置可调。调整好导线托槽上卡箍控制滑块位置，将导线托槽放入绝缘子凹槽内，然后通过瓷柱（或针式）抱箍压紧卡箍控制滑块，使瓷柱式（或针式）绝缘子型辅助工具固定在瓷柱（或针式）式绝缘子上。瓷柱（或针式）抱箍采用不锈钢钢带抱箍（或是不锈钢钢丝抱箍）。导线托槽由半圆型铝合金管构成，其通过半圆形管槽将导线托中国科技期刊数据库 工业 A-103-住。导线卡箍由一个半圆形底座和一个椭圆形压板组成，然后通过防松脱螺栓压紧椭圆形压板，从而完成对导线的固定。导线托槽、导线卡箍、卡箍控制滑块、瓷柱（或针式）抱箍，具有足够的机械强度和韧性，具有轻便、结实、耐用的特点。（1）导线托槽（2）导线卡箍（3）卡箍控制滑块（4）瓷横担抱箍 图 1 瓷柱式（或针式）绝缘子型辅助工具设计图 2.2 瓷横担式绝缘子辅助工具 瓷横担式免扎线型绝缘子辅助工具由瓷横担抱箍、导线托槽、导线卡箍共 3 个部件组合而成。导线托槽采用铝合金材料制作，其通过螺栓与瓷横担抱箍紧密连接，导线托槽两端开槽处通过螺栓与导线卡箍牢固连接。导线卡箍采用铝合金材料和防松脱螺栓组成。具有足够的机械强度和韧性，具有轻便、结实、耐用的特点。瓷横担抱箍由两个半圆型结构组成，再配合上防松脱螺栓，可以牢固的将免扎线型绝缘子辅助工具固定在瓷横担绝缘子上。导线托槽由半圆型铝合金管构成，其通过半圆形管槽将导线托住。导线卡箍由一个半圆形底座和一个椭圆形压板组成，然后通过防松脱螺栓压紧椭圆形压板，从而完成对导线的固定。具体设计图如下所示：（1）瓷横担抱箍（2）导线托槽（3）导线卡箍 图 2 新型工具设计图 免扎线型绝缘子辅助工具结构简单，批量生产成本低，工作现场非常方便易用，直接使用螺栓紧固固定代替扎线绑扎，实现免扎线固定导线，同时绑扎固定更加牢固，有效提升了导线绑扎效率。螺栓紧固操作可使用电动扳手或棘轮扳手，满足紧固的同时降低作业强度，提高作业效率，提高施工质量，有效提升配网架空线路导线绑扎固定的质量及线路运维检修的质量。图 3 辅助工具在瓷柱式及瓷横担式绝缘子使用效果图 3 效果检查 该辅助工具通过螺栓固定代替扎线缠绕绑扎，简化了作业方式方法，首先是使用电动扳手或棘轮扳手将辅助工具通过螺栓固定在绝缘子上，然后将导线放置在托槽内，再用螺丝线夹将导线夹紧固定。通过辅助工具使导线与固定点的支撑接触面积更大，有效地降低了导线支撑点处的金属疲劳，降低了导线断线概率。辅助工具的半圆管托槽固定导线采用双点固定，其固定更可靠。免扎线型绝缘子辅助工具的应用提升了工作效率，降低了人员作业强度，解决了导线绑扎施工质量的问题。辅助工具在加工制作完成后，对其进行模拟拉力试验，对固定后的单个辅助工具施加 3000 牛的拉力下不滑脱、断裂，各部件连接牢固。现场使用过程中，免扎线型绝缘子辅助工具安装使用简单、方便、快捷，现场各项性能指标满足导线在绝缘子上绑扎固定的要求，有效地降低了作业人员的劳动强度，降低了对作业人员的技能要求，提高了工作效率。在6-20kV配网架空线路改造、新建和维修工作中，一基直线杆需要绑扎 3 处，需要准备相应型号的绑扎线，绑扎一处平均耗时 3.6 分钟，3 处共需 10.8 分钟；直线加强杆由于绝缘子间距的问题，绑扎点为 6 处，耗时需要增加一倍多，通过测算平均耗时需要 24.6 分钟。经过实际测试使用新设计的辅助工具，固定一处平均耗时 1 分钟，直线杆导线固定耗时平均 3 分钟（不包含杆上作业人员准备、位置调整耗时），直线加强杆耗时仅为 6 分钟（不包含杆上作业人员准备、位置中国科技期刊数据库 工业 A-104-调整耗时）。直线杆绑扎耗时与传统绑扎节约 72%的工作时间，直线加强杆绑扎耗时与传统绑扎节约 75.6%的工作时间。根据现在 10kV 配网线路改造、新建或维修的实际情况，以改造 1 千米架空线路平均 15 基直线加强杆计算，使用新设计的辅助工具可以节省的时间S=(24.6 分钟-6 分钟)*15 基=279 分钟（4.65 小时）。在经济效益方面，以改造 1 千米 10kV 架空线路 15基直线加强杆计算，直线加强杆安排杆上作业人员 5名，在线路紧固后，1 人负责 3 基杆塔的导线绑扎，如采用扎线绑扎的方式，仅绑扎时间就需 93 分钟，但如果采用辅助工具只需要 18 分钟，线路停电时间将减少75 分钟。按线路平均负荷 100A，线路功率因数 0.95，电价 0.5 元/千瓦时计算，可以多供得电量产生的经济价值 S=1.732*10*100*0.95*0.78*0.5=1028.375 元。4 结束语 文章对目前电网系统内6-20kV配网架空线路改造、新建和维修工作中，绝缘子绑扎工作作业量大，绑扎工艺要求高，容易造成导线绑扎质量不合格从而导致配网线路在运行过程经常发生导线从绝缘子上掉落、绑扎导线使用的扎线断裂、脱落、翘起等问题。结合现场工作需求，设计了免扎线型绝缘子辅助工具，通过设计的卡扣卡进绝缘子凹槽并固定，再用螺丝线夹将导线夹紧，缩短了导线在绝缘子上固定的绑扎时间，提高作业人员工作效率，有效减少因导线绑扎导致的配网缺陷。参考文献 1王东.一种新型免扎线绝缘子在配电网架空线路中的应用J.供用电,2016,33(2):52-54.2温德智.导线在针式绝缘子上固定方法初探J.铁道标准设计通讯,1988(8):38-41.3李雪文.导线在绝缘子上的固定J.电工技术,2001(3):50-51.4许腾,韩冬.一种配电线路针式绝缘子扎线训练平台的设计J.机电信息,2020(26):107-108.5黄章娉,韦颖康,温振宇等.一种可自动绑扎导线电动工具的技术研究J.科技风,2020(14):17.