多功能通用闭式卡的研究创新

多功能通用闭式卡的研究创新

陈卓 周志文 秦泽 龙朴忠 刘伟

国网湖南省电力有限公司输电检修分公司 湖南衡阳 421000

摘要：在当前行业前景下，多功能通用闭式卡可用于圆筒形和直筒式钢帽的绝缘子，只要更换衬套，就可用于对不同型号、规格的瓷质和玻璃绝缘子的单片更换，节省了更换整串绝缘子的大量工具。它满足了电力现场对多用卡具的迫切需要,操作方便、节约人力和财力,具有较高的推广应用价值，前景广阔。

关键词：多功能；通用闭式卡；研究创新

1引言

国网湖南省电力有限公司输电检修分公司主要负责500kV及以上超特高压交直流输电线路运维检修工作。随着输电线路检修工作的开展，新材料、新技术的进步，检修更换绝缘子工具的轻便和多用性的要求也日益突出，目前更换自爆绝缘子的检修工作，通常使用专用闭式卡具和子母卡具进行更换，其存在如下问题：（1）目前相同吨位的绝缘子，由于没有尺寸标准，不同制造商生产的绝缘子在钢帽的形状上，直径是不同的，甚至对于铸造环境的湿度，温度，同一制造商生产的绝缘子的批次也不同在钢帽的形状上，直径是不同的，这造成了如果要更换这批绝缘子，则必须根据形状，直径将一块绝缘子带给卡具制造商。 （2）由于传输线的使用寿命长，在更换多批损坏的绝缘子后，很容易发现所使用的封闭夹具与母夹具不兼容。万一工具出现故障，只能用链条葫芦和拉杆放下整个绝缘子，然后更换损坏的绝缘子，这需要大量的人力和时间。因此，迫切需要一种新型的多功能夹具来满足生产需求并提高工作效率。

我们能否研发一种通用型的闭式卡具，使它既满足轻便、通用、方便的工作要求，又能提高工作效率和节省人力呢？针对现有５００ｋＶ输电线路检修闭式卡的结构形式，借鉴维修工具套件检修螺栓的原理，提出通用闭式卡的设计思路，即衬套式多功能闭式卡的设计是满足同种吨位不同规格的绝缘子需求。采用衬套式的方式，可满足不同的钢帽结构，卡具的主体可通用，根据钢帽的不同来更换不同的衬套，解决了闭式卡无法与众多绝缘子钢帽相匹配的问题。

1问题提出背景

在单片绝缘子的更换作业中，闭式卡的使用可使检修人员没必要将整串耐张绝缘子串放置地面，极大地简化了作业流程，同时也节省了大量工具，降低了劳动强度，提高了检修作业效率。然而，在日常检修作业过程中，受到绝缘子型号、尺寸不同的影响，在使用闭式卡前首先要确认绝缘子钢帽直径尺寸，再选择相应的闭式卡模具进行操作，因此在检修中增加了核对模具尺寸的工序；另外由于加工工艺的影响，绝缘子钢帽并非正圆形状或直径不符合设计要求，因此在作业过程中一时难以找到与之相匹配的闭式卡模具，甚至出现无法匹配的状况，严重影响了检修作业进度，甚至导致无法按时完工。这些不利因素都制约了闭式卡在绝缘子更换工作中的使用。依据多年来使用闭式卡更换绝缘子的实际应用经验，在闭式卡的理论应用基础上，本文提出一种新的改进方法即多种钢帽通用型闭式卡，以解决闭式卡无法与绝缘子钢帽相匹配的问题，提高工作效率，实现保障线路设备安全的目的。

2总体方案

2.1设备组成

该闭式卡采用衬套式，以300kN卡具为主体，衬套与主体采用燕尾槽方式连接，燕尾槽式连接克服了以往连接方式，半圆式的衬套通过旋转装配进闭式卡主体，防止掉落，且半圆分为三等分；衬套按照300KN钢帽尺寸,直径依次按2mm递减，分别做5种尺寸的衬套，160KN衬套外形尺寸与300KN尺寸一致，钢帽尺寸也是按照直径2mm递减的规律做5种规格，用不同的衬套来配合不同的瓷瓶钢帽来达到更换不同绝缘子的目的，减少现场工作中碰到闭式卡工具与瓷瓶不匹配无法工作的状态。

同时，制作一个标准的工具箱，闭式卡主体和各种衬套都分类放置在一个标准工具箱里，一个工具箱拿出去即可满足现在线路更换单片绝缘子工作的基本要求。只需调换里面的衬套就能适应各种型号和不同尺寸的钢帽，实现闭式卡具标准化。

2.2设备示意图

300KN闭式卡衬套图

衬套分为6等分，300KN衬套为6套，外形φ148尺寸不变，内腔尺寸依次增厚。

160KN闭式卡衬套图

160KN衬套外形跟300KN一致，外形φ148尺寸不变，衬套也分为6等分，内腔尺寸=L-2N(N=0.1.2.3.4.5),总共6组。

3预期目标

3.1项目成效

该卡具的研制可用于160kN、210KN、300kN型号绝缘子，只要调节卡具衬套装置，即可用于不同型号、不同规范的瓷或玻璃绝缘子的单片更换，节省了更换绝缘子的大量工具，且无论带电作业及线路停电检修作业均可使用，减少停电时间，提高电网可靠性，具有一定的经济效益和社会效益。

3.2项目技术关键

整套通用卡具的技术特点主要集中在衬套上，衬套可以随意更换，衬套分为六等分，衬套按照300KN绝缘子钢帽尺寸为最大尺寸，160KN绝缘子钢帽尺寸为最小尺寸，通过改变衬套厚度，从而改变卡具大小，实际应用前通过绝缘子钢帽尺寸测量尺来选择衬套。

3.3项目创新点

1）新型通用卡具的设计工作要基于现有型式卡具存在的不利于检修工作需要进行，旨在提高作业效率，对原本需要动用大量人力、物力的难点进行思考，通过对闭式卡具的创新，解决实际问题。

2）现有的闭式卡及子母卡具内壁都依据所要更换的绝缘子钢帽形状而设计，有局限性，所以本内卡壁设计为燕尾槽结构，且将衬套分为三等分，为同时满足160KN、210KN、300KN三种型号绝缘子，可以通过改变衬套的尺寸，按2mm厚度差设计12套衬套，可以适用更多不同形状或形状不规则的绝缘子钢帽，可以适用于不同厂家及批次的绝缘子更换。

3.3项目难点

1）使用可靠性。应当满足其具体应用场景的稳定可靠性，其安装固定应牢固可靠，同时卡具主体需要具备相应的机械强度，不易出现故障或损坏。

2）实际可用性。需要进行机械拉力试验，应当满足使用要求，必须符合（DL/T875-2006《输电线路施工机具设计、试验基本要求》规定。

3）日常管理维修方便性。应当满足日常使用不易损坏，易维护要求，各部件易拆卸和更换，使用人员易掌握其安装及拆卸方法，能对常见故障进行修复。

4）机械磨损。卡具采用燕尾槽方式连接，在使用过程中易发生机械磨损，因此在选材时应选用机械强度大的材料，能够满足使用过程中的工作负荷，避免引起衬套几何形状改变，强度降低，破坏机械的正常工作条件，使机器丧失了原有的精度和功能。

4结论

５００ｋＶ输电线路检修通用型闭式卡具加工完成后，在湖南地区多条５００ｋＶ输电线路上进行了试用，验证了该工具的可行性与优越性。该项目在后续使用过程中，能充分发挥检修优势，既能减少线路非计划停运次数和停电检修时间，又有效保证了系统的供电可靠性，带来了巨大的经济效益和社会效益。

本文针对５００ｋＶ输电线路，研制了５００ｋＶ输电线路检修通用型闭式卡具，具体优势如下。 （1）根据不同的绝缘子型号设计不同规格尺寸的钢衬套，在带电作业更换绝缘子作业时，卡具主体只用一种，再根据更换绝缘子的型号相对应的钢帽衬套进行检修作业，大大减轻了作业强度，提高了作业效率。 （2）研制的５００ｋＶ输电线路检修通用型闭式卡具，操作方便，且整个更换金具过程中，不需多套闭式卡具，节省了大量工具，降低了劳动强度，提高了检修作业效率。 （3）推广面大，实用性强。使用本更换工具可轻松完成整条５００ｋＶ输电线路耐张绝缘子更换工作。同时，借鉴本装置构造可实现特高压输电线路带电更换耐张绝缘子闭式卡具。

参考文献：

[1]常伟,何易桓;多功能闭式卡的研制及应用[J].低碳世界,2013

[2]李稳，邹德华，汪志刚;用于特高压带电作业的碳纤维通用闭式卡设计及研制[J].电力科学与技术学报,2019

[3]郝旭东，马进，牟锡耀;新型多用闭式卡具研制及试验[J].华北电力技术，2003