Development of Novel Conductor and Earth Wire Crimp Platform
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摘要:
为提高输电线路导地线压接质量，保证压接弯曲度满足输电线路工程标准规范的要求，研制一种新型导地线压接平台。该压接平台主要包括固定支架模块、压接机传动模块和位移测量模块3部分。在导地线压接前须根据压接管长度确定压接位置，在压接过程中须保持压接管两端固定，同时根据位移测量模块的测量结果确定压接机在导轨移动的距离。实验结果表明，该压接平台能够有效改善输电线路导地线压接质量，提高压接效率和压接可靠性，具有良好的推广应用价值。
Abstract:In order to improve the quality of conductor and earth wire crimp of transmission line and ensure that the bending degree of the crimping pipe of the transmission line can meet the requirements of the transmission line engineering standards, a new type of conductor and earth wire crimp platform for the transmission line is developed. The crimp platform mainly includes three parts: crimping pipe fixed bracket module, crimping machine transmission module and electronic measurement module. Before crimping, the crimp position is determined according to the length of the crimping pipe. In the process of crimping, both ends of the crimping pipe remain fixed. According to the measured length of the crimping position by the electronic measurement module, the moving distance of the crimping machine on the guide rail is determined. Experiment results showed that the crimp platform can effectively improve the quality of transmission line crimping, improve the efficiency and reliability of crimping, and the application of the crimp platform is profound.
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Keywords:
- Transmission line /
- conductor and ground wire /
- crimp /
- curvature
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压接是通过专用的压接工具或设备产生的挤压力, 使相互独立的导体形成永久性连接的一种工艺, 通过压接管和压接金具, 使得一根根相互分离的导地线连接起来, 从而形成连接两地、绵延数千公里的输电线路[1]。在输电线路运行过程中, 压接管不仅要通过电流, 还要承受由于导线自重、横风、冰雪等产生的拉力[2]。因此压接管是输电线路结构中极其重要的一环, 但也是非常容易发生缺陷和故障的环节。如果压接质量不合格, 会导致电流通过时压接管持续发热, 对输电线路的供电质量和供电连续性造成不利影响。同时压接管发热也会降低接头的机械强度, 产生断线风险, 一旦压接管断裂, 导地线落地, 将引发一系列严重的次生灾害[3]。
根据DL/T 5285—2013《输变电工程架空导线及地线液压压接工艺规程》规定: 压接过程中铝管相邻两个压模间重叠压接不小于5 mm; 压接后铝管不应有明显弯曲, 弯曲度超过2%应校正[4]。目前输电线路施工中导地线的压接作业主要依靠作业人员手工进行, 缺少现场使用的专用导地线压接工具。而传统压接方式在压接过程中, 压接管在压接机内的水平位移和固定仅仅依靠作业人员徒手进行, 容易产生压接管转动和前后倾斜的情况。并且压接时相邻两个压模间重叠压接的长度仅仅依靠作业人员进行判断, 每次压接时重叠长度难于统一, 误差较大[5]。
为解决现阶段压接过程中质量参差不齐的现状, 本文提出了一种新型导地线压接平台, 该平台在提高压接质量的同时提高了压接工作效率, 并让高空作业人员作业更省力, 降低了高空作业的劳动强度, 对提高电网企业的经济效益有重要意义。
1. 导地线压接平台研制
1.1 导地线压接平台整体设计
新型导地线压接平台主要包括固定支架模块、压接机传动模块和位移测量模块3部分。新型导地线压接平台各部分组成和结构图分别如图 1、图 2所示。
如图 1和图 2所示, 固定支架模块将导地线的两端支撑并紧固住, 保证导地线在压接过程中以及压接机移动过程中均处于固定平直状态; 压接机传动模块保证压接过程中压接机沿导地线方向笔直平滑地传动; 位移测量模块固定在底座上, 准确测量压接机的位移量, 保证精准压接。
新型导地线压接平台在工作时, 两端支撑固定导地线, 中间压接机根据测得的位移量通过传动轨道对导地线进行精准压接。
由于导地线压接施工一般为野外作业和高空作业, 电动驱动会增加驱动电机和电源等部分, 大幅增加设备复杂程度和重量, 增加维修成本和操作的时间成本, 所以本装置主要通过机械操作。
1.2 固定支架模块设计
固定支架模块分为支架单元和导地线固定单元。
支架单元采用可伸缩结构, 在具备支撑导地线功能的同时, 还具备升降功能, 原因是压接机对导地线压接时, 下模具会在压力作用下上升, 同时带动压接管和导地线抬升。此时若支架部分固定不动, 则导地线在压接瞬间会出现高度差, 也就是导地线不再是平直的, 这样导致压接管弯曲; 若支撑部分具有一定的升降功能, 在压接时下模具带动压接管和导地线抬升时, 压接机两端导地线也能随之抬升, 就能避免压接管弯曲的情况。液压支架设计图与实物图如图 3所示。
导线固定单元作用是固定导地线, 保证导地线在压接时处于平直的直线状态, 不发生转动和偏移。在输电线路中, 压接管主要分为2种, 一是两基杆塔档距内用于连接相互独立的两根导地线的接续管; 二是耐张杆塔耐张绝缘子上用于连接导地线和引流线的耐张线夹和引流板。因此, 固定部分应该既可以固定导线, 也可以固定钢锚环。本文将导地线固定部分和钢锚环固定部分分开设计, 将导地线固定部分作为常用状态, 当须要固定钢锚环时, 再将钢锚环固定部分插入导地线固定部分中, 实现功能的转换。
导地线固定装置设计图和实物图 4所示。
钢锚环固定装置设计图和实物图如图 5所示。
1.3 压接机传动模块设计
压接机传动模块的作用是实现压接机沿导线方向的平滑移动。根据功能需求, 本文将压接机传动模块分为压接机传动连接单元、导轨单元。
压接机传动连接单元将液压型压接机与传动的相关轨道连接从而实现压接机的移动。为提高日常使用的可靠性和稳定性, 压接机传动连接单元采用将压接机与连接体焊接的连接方式, 从而实现压接机沿轨道的移动。压接机焊接示意图如图 6所示。
导轨单元作用是使压接机沿着导地线直线移动, 同时, 设计轨道驱动摇轮与压接机传动模块连接, 实现压接机的驱动操作。轨道驱动摇轮如图 7所示。
1.4 位移测量模块设计
压接机相邻两次压接的重叠部分称为叠模, 导地线压接工艺规程中对叠模长度有明确要求, 叠模过长或过短都会影响压接管的弯曲度, 本文通过使用高精度位移测量模块实现压接机的准确移动。位移测量模块根据功能需要应包含刻度尺、传感器、数显装置, 为了与压接机传动部分配合, 将刻度刻在平台底座上代替刻度尺。
传感器由动尺和定尺组成, 如图 8所示。
位移测量传感器由定尺与动尺上的发射极和接收机组成, 通过位移与相位的关系可得到压接机的位移量[6], 压接机工作时单位时间T内的位移变化量如图 9所示。
设两开孔中心轴线之间的间距为T, 电极的数目为2N(N=1, 2, 3…), 两尺的相对位移为x, 当发射极板用初相位各差1/4周期的正弦波驱动时, 便可得到定尺上接收极信号。
1.5 整体组装
按照设计图对导地线压接平台各部件进行组装形成实物图, 导地线压接平台设计图和实物图分别如图 10所示。
2. 试验验证
2.1 室内试验验证
本文选择LGJ-400导线和相应规格的压接管, 使用本文研制的新型导地线压接平台进行压接测试, 对压接弯曲情况进行测量。试验现场如图 11所示。
试验结果如表 1所示。
表 1 导地线压接平台试验室内试验结果序号 1 2 3 4 5 弯曲度/% 1.57 1.45 1.23 1.36 1.52 序号 5 6 7 8 9 弯曲度/% 1.29 1.61 1.43 1.77 1.65 2.2 现场试验验证
为测试导地线压接平台的实际应用效果, 本文将该压接平台应用为山东潍坊境内220 kV坊福线017#、036#、052#和220 kV潍铁线037#、063#、069#(均为耐张塔)施工改造现场中。每一基杆塔两侧的每相导线的耐张线夹和引流板都须要进行压接, 然后将耐张线夹和引流板用螺栓连接, 才能使杆塔两侧孤立的导线连接成连续通电的输电线路。六基耐张杆塔共须要进行36次耐张线夹压接和36次引流板压接。在6基杆塔的耐张线夹和引流板全部压接完毕后, 小组成员在每基塔上随机选择耐张线夹和引流板各三处进行压接效果统计, 统计结果如表 2、表 3、表 4、表 5所示。
表 2 220 kV坊福线耐张线夹压接弯曲度统计表序号 测试杆塔 导线型号 压接弯曲度/% 1 017#大号侧A相 LGJ-400/35 1.85 2 017#大号侧B相 LGJ-400/35 1.66 3 017#小号侧B相 LGJ-400/35 1.53 4 036#大号侧A相 LGJ-400/35 1.72 5 036#大号侧C相 LGJ-400/35 1.81 6 036#小号侧B相 LGJ-400/35 1.67 7 052#大号侧A相 LGJ-400/35 1.73 8 052#小号侧A相 LGJ-400/35 1.77 9 052#小号侧C相 LGJ-400/35 1.69 表 3 220 kV潍铁线耐张线夹压接弯曲度统计表序号 测试杆塔 导线型号 压接弯曲度/% 1 037#大号侧B相 LGJ-300 1.85 2 037#大号侧B相 LGJ-300 1.73 3 037#小号侧C相 LGJ-300 1.63 4 063#大号侧A相 LGJ-300 1.75 5 063#小号侧A相 LGJ-300 1.68 6 063#小号侧C相 LGJ-300 1.76 7 069#小号侧A相 LGJ-300 1.74 8 069#小号侧B相 LGJ-300 1.88 9 069#小号侧C相 LGJ-300 1.75 表 4 220 kV坊福线引流板压接弯曲度统计序号 测试杆塔 导线型号 压接弯曲度/% 1 017#大号侧C相 LGJ-400/35 1.77 2 017#小号侧A相 LGJ-400/35 1.81 3 017#小号侧C相 LGJ-400/35 1.65 4 036#大号侧B相 LGJ-400/35 1.78 5 036#大号侧C相 LGJ-400/35 1.82 6 036#小号侧B相 LGJ-400/35 1.87 7 052#大号侧A相 LGJ-400/35 1.85 8 052#大号侧B相 LGJ-400/35 1.72 9 052#大号侧C相 LGJ-400/35 1.67 表 5 220 kV潍铁线引流板压接弯曲度统计序号 测试杆塔 导线型号 压接弯曲度/% 1 037#大号侧B相 LGJ-300 1.82 2 037#小号侧A相 LGJ-300 1.75 3 037#小号侧C相 LGJ-300 1.89 4 063#大号侧B相 LGJ-300 1.73 5 063#大号侧B相 LGJ-300 1.81 6 063#小号侧C相 LGJ-300 1.73 7 069#大号侧A相 LGJ-300 1.71 8 069#小号侧B相 LGJ-300 1.83 9 069#小号侧C相 LGJ-300 1.79 将220 kV坊福线、220 kV潍铁线耐张线夹压接弯曲度绘制成折线图如图 12所示。
将220 kV坊福线、220 kV潍铁线引流板压接弯曲度绘制成折线图如图 13所示。
由实验结果可知, 本导地线压接平台可适用于LGJ-400/35、LGJ-300耐张线夹及引流板的压接作业中, 并且压接弯曲度小于2%, 符合预期。
3. 结束语
本文提出了一种通用型导地线压接平台, 导地线压接平台后, 工作效率提高的同时还大大提高了导线压接的质量, 避免了压接弯曲度不达标, 重新压接的环节。
该导地线压接平台的使用让高空作业人员作业更省力, 大大降低了高空作业的劳动强度。作业人员可以将更多的精力放到安全保障工作中, 减小了高空坠落的概率, 从而有助于现场安全的把控。
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表 1 导地线压接平台试验室内试验结果
序号 1 2 3 4 5 弯曲度/% 1.57 1.45 1.23 1.36 1.52 序号 5 6 7 8 9 弯曲度/% 1.29 1.61 1.43 1.77 1.65 
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表 2 220 kV坊福线耐张线夹压接弯曲度统计表
序号 测试杆塔 导线型号 压接弯曲度/% 1 017#大号侧A相 LGJ-400/35 1.85 2 017#大号侧B相 LGJ-400/35 1.66 3 017#小号侧B相 LGJ-400/35 1.53 4 036#大号侧A相 LGJ-400/35 1.72 5 036#大号侧C相 LGJ-400/35 1.81 6 036#小号侧B相 LGJ-400/35 1.67 7 052#大号侧A相 LGJ-400/35 1.73 8 052#小号侧A相 LGJ-400/35 1.77 9 052#小号侧C相 LGJ-400/35 1.69
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表 3 220 kV潍铁线耐张线夹压接弯曲度统计表
序号 测试杆塔 导线型号 压接弯曲度/% 1 037#大号侧B相 LGJ-300 1.85 2 037#大号侧B相 LGJ-300 1.73 3 037#小号侧C相 LGJ-300 1.63 4 063#大号侧A相 LGJ-300 1.75 5 063#小号侧A相 LGJ-300 1.68 6 063#小号侧C相 LGJ-300 1.76 7 069#小号侧A相 LGJ-300 1.74 8 069#小号侧B相 LGJ-300 1.88 9 069#小号侧C相 LGJ-300 1.75
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表 4 220 kV坊福线引流板压接弯曲度统计
序号 测试杆塔 导线型号 压接弯曲度/% 1 017#大号侧C相 LGJ-400/35 1.77 2 017#小号侧A相 LGJ-400/35 1.81 3 017#小号侧C相 LGJ-400/35 1.65 4 036#大号侧B相 LGJ-400/35 1.78 5 036#大号侧C相 LGJ-400/35 1.82 6 036#小号侧B相 LGJ-400/35 1.87 7 052#大号侧A相 LGJ-400/35 1.85 8 052#大号侧B相 LGJ-400/35 1.72 9 052#大号侧C相 LGJ-400/35 1.67
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表 5 220 kV潍铁线引流板压接弯曲度统计
序号 测试杆塔 导线型号 压接弯曲度/% 1 037#大号侧B相 LGJ-300 1.82 2 037#小号侧A相 LGJ-300 1.75 3 037#小号侧C相 LGJ-300 1.89 4 063#大号侧B相 LGJ-300 1.73 5 063#大号侧B相 LGJ-300 1.81 6 063#小号侧C相 LGJ-300 1.73 7 069#大号侧A相 LGJ-300 1.71 8 069#小号侧B相 LGJ-300 1.83 9 069#小号侧C相 LGJ-300 1.79
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