输电线路金具连接用防脱螺栓的研究_刘禹涵.pdf

输电线路金具连接用防脱螺栓的研究刘禹涵,钱 骁,赵 玮(国网江苏省电力有限公司常州供电分公司,江苏 常州2 1 3 0 0 0)摘 要:架空输电线路的金具之间通过螺栓紧固连接,运行中还需规范安装开口销以防止螺栓随导地线的振动而松脱。但实际应用中,不断发现由于开口销安装不规范所造成的缺陷,增加了线路检修成本,降低了电网运行可靠性。通过研究开口销螺栓防脱方法的缺陷成因,运用E C R S分析法对输电线路金具连接步骤进行整合优化,提出一种基于金属弹片的一体化防脱螺栓结构,有效提高了金具连接作业效率,消除了螺栓脱落隐患,保障了输电线路的安全稳定运行。关键词:金具连接;开口销;防脱螺栓;E C R S分析法;输电线路中图分类号:TM 7 5 5 D O I:1 0.1 9 7 6 8/j.c n k i.d g j s.2 0 2 3.0 2.0 2 8R e s e a r c ho nt h eA n t i-s h e d d i n gB o l t f o r t h eC o n n e c t i o no fP o w e rT r a n s m i s s i o nL i n eF i t t i n g sL I UY u h a n,Q I ANX i a o,Z HAO W e i(C h a n g z h o uP o w e rS u p p l yB r a n c h,S t a t eG r i dJ i a n g s uE l e c t r i cP o w e rC o.,L t d.,C h a n g z h o u2 1 3 0 0 0,C h i n a)A b s t r a c t:T h e f i t t i n g s o f o v e r h e a d t r a n s m i s s i o n l i n e s a r e c o n n e c t e db yb o l t s,a n d i t i s a l s on e c e s s a r y t o s t a n d a r d i z e t h e i n-s t a l l a t i o no f c o t t e rp i n sd u r i n go p e r a t i o n t op r e v e n t b o l t s f r o ml o o s e n i n gw i t h t h ev i b r a t i o no f t h eg r o u n dc o n d u c t o r.H o w-e v e r,i np r a c t i c a l a p p l i c a t i o n s,d e f e c t s c a u s e db y i r r e g u l a r i n s t a l l a t i o no f c o t t e rp i n s a r e c o n s t a n t l y f o u n d,w h i c h i n c r e a s e st h ec o s to f l i n em a i n t e n a n c ea n dr e d u c e s t h e r e l i a b i l i t yo fp o w e rg r i do p e r a t i o n.T h ec a u s eo fd e f e c t s i nt h ec o t t e rp i nb o l ta n t i-d e t a c h m e n tm e t h o d i ss t u d i e d.T h eE C R Sa n a l y s i sm e t h o di su s e dt oi n t e g r a t ea n do p t i m i z et h ec o n n e c t i o ns t e p so ft r a n s m i s s i o n l i n e f i t t i n g s,a n da ni n t e g r a t e da n t i-d e t a c h m e n tb o l ts t r u c t u r eb a s e do nm e t a ls h r a p n e l i s i n n o v a t i v e l yp r o-p o s e d,w h i c he f f e c t i v e l y i m p r o v e s t h e e f f i c i e n c yo f f i t t i n g s c o n n e c t i o n,e l i m i n a t e s t h eh i d d e nd a n g e r o f b o l t f a l l i n go f f,a n de n s u r e s t h es a f ea n ds t a b l eo p e r a t i o no f t r a n s m i s s i o n l i n e s.K e yw o r d s:c o n n e c t i o no f t r a n s m i s s i o n l i n e f i t t i n g s;s p l i tp i n;a n t i-s h e d d i n gb o l t;E C R Sa n a l y s i s;t r a n s m i s s i o n l i n e收稿日期:2 0 2 2-0 6-2 6作者简介:刘禹涵(1 9 9 5-),硕士研究生,从事输电线路运检工作。0引言随着我国经济高速发展,电网建设规模不断扩大,线路数目与里程迅速增长,对输电设备的精细化管理水平提出更高要求1-2。架空输电线路的金具之间、金具与杆塔之间多采用螺栓紧固连接,为防止长期运行中螺栓随导地线的振动而脱落,需要穿入开口销以避免螺栓与螺母的相对转动。但实际应用中,由于人力施工、安装不规范等原因,销钉未开口、脱出甚至缺失所造成的缺陷隐患频繁发生,增加了线路运检成本,降低了电网运行可靠性3-5。本文通过分析目前开口销螺栓相关缺陷形成原因,以简化连接步骤、提高作业效率为切入,提出一种基于金属弹片的防脱螺栓结构,使金具连接摆脱对开口销的依赖,彻底消除开口销安装不规范所造成的螺栓脱落隐患。1开口销应用现状开口销作为输电线路金具中最普遍也是最小的零部件之一,根据不同设计要求,按单回输电线路统计其数量一般在每基杆塔4 07 0个左右,且每增加一回输电线路,开口销螺栓的数量都要相应增加1倍6。近年来随着无人机智能巡检技术的发展,输电线路精细化巡视及验收水平不断提升,越来越多潜在的开口销相关缺陷被发现7-8,如图1所示。根据国网公司企业标准 架空输电线路状态检修导则中的定义9,此类缺陷为严重缺陷,大多需线路停电后人工登杆消缺,增加了线路运检成本,降低了电网供电可靠性。图1无人机巡检发现的开口销缺陷某市供电企业对全年综合停电检修作业中开口销螺栓的相关缺陷进行了统计分析,如图2所示。结果表明,开49电工技术 电力设备 口销螺栓的典型缺陷主要分为销钉缺失、销钉脱出、销钉未打开和使用其他材料代替四类。其中,开口销未打开的缺陷占比达到7 6.1 4%,在所有类别中最高。图2开口销典型缺陷占比进一步分析发现,销钉未开口和其他材料代替均是由施工作业人员的安装工艺不规范导致,而销钉缺失与销钉脱出也可能由销钉未开口进一步发展而成。由此可见,开口销螺栓的安装工艺问题是造成当前螺栓脱落隐患的主要原因。2缺陷成因及解决思路2.1缺陷形成原因针对开口销螺栓的安装工艺问题,本文将使用一般螺栓进行金具间连接过程的逐步分解,对过程中可能出现的缺陷的形成原因进行详细分析,如图3所示。图3开口销缺陷原因分析图分析发现,利用开口销来防止螺栓脱落,一方面存在安装过程步骤多、连接要求高、需额外借助工具等问题,同时开口销与螺栓开孔尺寸小,分布数量多且较为分散,作业人员在金具连接过程中各个环节都容易因疏忽造成缺陷隐患;另一方面作业人员在杆塔上移动作业时空间受限且常伴随高温、强风影响,若存在工程建设周期短、停电消缺时间紧的情况,则更加剧了金具连接环节开口销缺陷的产生。综上,开口销在起到一定防止螺栓脱落作用的同时,也因其安装结构不便捷、步骤繁琐、效率较低等特点带来了一系列缺陷问题。2.2问题解决思路要彻底消除人工安装过程带来的缺陷问题,核心解决思路是提高输电线路金具的连接效率,尽可能降低人为因素的干扰。研究发现,利用开口销螺栓对输电线路金具进行紧固连接主要分为7个步骤,经过反复现场试验,取中位数结果作为各步骤所需耗时,见表1。表1输电线路金具连接过程优化步骤必要性原耗时/s优化后耗时/s准备过程工具袋取出工具否20取出销钉否20拧下螺母是33连接过程用螺栓连接金具是22拧上螺母是33销钉穿入螺栓孔否22工具打开销钉否1 01 0总计2 48 本文运用E C R S法分析1 0可得,表1中的7个连接步骤并非都是必要步骤,如将开口销与螺栓的分体配合方式改为一体化结构,可省去作业人员高空作业时频繁取出、穿入销钉的步骤;如利用能自动回弹的防脱部件,可省去借助工具并按要求打开销钉的步骤。通过上述过程优化,可极大地缩短金具连接时间,有效降低连接工艺难度,消除过程中形成缺陷的可能。3新型防脱螺栓的研究3.1基于金属弹片的一体化防脱螺栓根据优化后的线路金具连接步骤,本文提出一种基于金属弹片的一体化防脱螺栓结构,如图4所示。该防脱螺栓通过在一般金具螺栓标准件的末端开设槽孔,初始即嵌入十字型的防脱卡扣,以实现金具连接完毕后的自动止逆防脱。十字型防脱卡扣由一对高弹性模量的金属冲压片1 1共同构成,弹片一端部连有三角卡块并从螺栓侧壁伸出,起主要的防脱落作用;弹片二与弹片一相连,并与螺栓侧壁楔形孔契合,起到卡扣整体的稳固作用。图4基于金属弹片的防脱螺栓结构图输电线路金具间通过防脱螺栓相连后,在拧上螺母的过程中,卡扣因受到挤压形变不会阻碍螺母的正向旋入,而待螺母旋紧到位后,随着卡扣弹性势能释放实现自动复位防止螺栓松脱,如图5所示。图5防脱螺栓安装原理剖面图59电力设备 电工技术 3.2防脱螺栓应用效果本文将研制成功的新型防脱螺栓交付实训场地进行金具连接教学试验,并与过去的开口销螺栓防脱方法进行了对比分析,结果如图6、图7所示。图6新型防脱螺栓进行金具连接图7防脱螺栓与开口销性能对比试验结果表明,使用该新型防脱螺栓可有效缩短输电线路金具的连接时间,并且提供更可靠的防松脱性能,提高作业效率,消除缺陷隐患。3.3附加优势该防脱螺栓在螺栓标准件的基础上改造,可降低制造成本与加工难度,端部开设槽孔也不影响螺栓主体剪切强度;而十字型的防脱卡扣结构可有效避免无人机拍摄的视角盲区,提升无人机精细化巡检质效。4结语本文通过分析目前输电线路金具的连接工艺与缺陷问题,提出了 一种基于金属弹片的一体化防脱螺栓结构。通过对比试验,证明该防脱螺栓可消除常规金具连接方式对开口销零件的依赖以及由此产生的隐患缺陷,有效提高输电线路金具连接效率与本质安全水平。参考文献1 林波.精益化管理在超高压输电企业的应用探讨J.中国安全生产科学技术,2 0 1 5,1 1(7):1 9 1-1 9 5.2 胡鸿儒.输 电 线 路 的 精 益 化 运 检 管 理 探 讨 J.河 南 科 技,2 0 2 0,3 9(3 1):6 1-6 2.3 赵振兵,张薇,戚银城,等.融合深度特征的输电线路金具缺陷因果分类方法J.北京航空航天大学学报,2 0 2 1,4 7(3):4 6 1-4 6 8.4 崔世刚,郎野村,王超,等.输电线路中易发生缺陷的位置J.农村电气化,2 0 2 1(1 0):7 2.5 王凯.基于深度学习的电力金具开口销常见缺陷智能识别研究D.广州:华南理工大学,2 0 2 0.6 关健,余荣浩,黄洁鹏.防遗漏V型开口销螺栓的研究与开发J.电子元器件与信息技术,2 0 2 0,4(1 1):9 1-9 2.7 林旭鸣.架空输电线路无人机巡检技术研究进展J.电力设备管理,2 0 2 1(5):2 7-2 8.8 卢银均,陈克勇,姜金节,等.输电线路无人机智能精益化巡检技术应用J.黑龙江电力,2 0 2 1,4 3(4):3 2 0-3 2 4,3 3 5.9D L/T1 2 4 8-2 0 1 3架空输电线路状态检修导则S.1 0 罗利,蒋开明.5W+1 H分析法结合E C R S分析原则在降低输血不良反应漏报率中的应用J.中国输血杂志,2 0 2 1,3 4(8):8 7 0-8 7 3.1 1 李旻昊.基于超声法对金属材料弹性模量的测定J.中国金属通报,2 0 1 9(1 1):2 6 7-2 6 8.(上接第9 3页)行业相关标准也未对动作计数器的选择和接线做出具体要求,增加了设备维护工作的复杂性。对此,本文提出的计数器改进方案有效解决了计数器消缺降低供电可靠性的问题,并通过对比分析几种方法,选取了成本最低、改进操作最简单、效率最高、风险最低的方法,对断路器厂家相关设计与选型具有极大的参考价值。参考文献1Q/C S G1 2 0 6 0 0 7-2 0 1 7电力设备检修试验规程S.2 周军委,吴田.LW 1 0 B-2 5 2型断路器动作计数器故障分析及处理J.低压电器,2 0 0 8(1 1):5 9-6 2.3 沈晨,张宗杰.新型数字式断路器动作计数器的研制与应用J.供用电,2 0 1 2(6):6 1.69电工技术 电力设备