闭式卡改进构思

广西电网有限责任公司南宁供电局输电管理所在进行500kV邕海线停电检修更换直线塔V串玻璃绝缘子的工作中发现部分玻璃绝缘子(尤其是防污性玻璃绝缘子)使用普通闭式卡具不易将前卡卡槽嵌入玻璃绝缘子的钢帽中，从而导致部分绝缘子难以更换[1]。基于此本文主要对广西电网有限责任公司南宁供电局输电管理所的500kV闭式卡具进行改造，使得闭式卡具能够将前卡卡槽嵌入玻璃绝缘子的钢帽中，避免部分绝缘子难以更换的问题，以提高卡具使用的适用性。

1 传统闭式卡具更换绝缘子的方法及局限

玻璃绝缘子在高压电线中使用较为广泛，因此与其它材质绝缘子相比，钢化玻璃绝缘子具有零值自破的特点[2]。本文主要对传统更换方法及存在的局限进行分析。

1.1 传统闭式卡具更换绝缘子的方法

传统闭式卡具更换绝缘子的方法主要分为以下几步：

a) 在进行更换玻璃绝缘子工作前，将闭式卡具安装好，然后收紧闭式卡具丝杠,使绝缘子串松弛后,先拆除被更换绝缘子球头与下面碗头连接的弹簧销,再拆除被更换绝缘子碗头与上面球头连接的弹簧销;

b) 拆下绝缘子，用传递绳传递至杆下,提升新绝缘子并安装好;

c) 安装好新绝缘子后，安装新绝缘子碗头与上面球头连接的弹簧销,再安装新绝缘子球头与下面碗头连接的弹簧销;

d) 放松闭式卡具丝杠,使绝缘子串受力，导线恢复原位。

1.2 传统闭式卡具更换绝缘子的局限

传统形式的绝缘子闭式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绝缘子所承受机械拉力[3]。500kV邕海线绝缘子为自贡产 FC-160P/55型玻璃钢绝缘子，该绝缘子钢帽有卡槽，更换难点在于卡具前卡太厚、防污型绝缘子间隙太小而卡不进去。且每串第1片和最后1片传统卡具无法更换。因此，利用传统形式的闭式卡无法更换邕海线绝缘子，从而不能消除线路缺陷，确保线路安全运行。另外传统闭式卡受自身结构限制，安装后不易扭转 [4]。

2 500 kV闭式卡具改进构思

2.1 传统闭式卡具结构分析

根据图1所示可知，闭式卡具主要由前卡、后卡、丝杠等组成。

图1 传统闭式卡具的正视图和解剖图

2.2 改进后的500 kV闭式卡具

将原闭式卡具的收放丝杠取消，采用在前卡两边焊接2个3 t手扳葫芦用钢丝绳或其它承力绳索连接后卡，前卡、后卡、连接件可拆卸，在前卡的两臂下方安装托瓶架，托瓶架尾部对于后卡是可前后活动的。改造后500kv卡具的图像见图2。

图2 改进后闭式卡具的正视图

3 500 kV闭式卡具改进后的可行性分析

3.1 检修工时分析

对改造前和改造后500kV闭式卡具的检修工时进行对比(见表1)。

表1 闭式卡具改进前后检修工时对比表

更换方法所需工作人员

人所需工作时长

h

传统闭式卡具1010.05

改进后闭式卡具109.95

根据表1数据对改进后500 kV闭式卡具更换玻璃绝缘子的检修效果进行分析可知，改造后闭式卡具检修效果与改造前效果差不多。从所需检修人员来看，使用改进后的闭式卡具所需工作人员为10人，而使用传统闭式卡具所需人员为10人，由此可知改造后的卡具与传统卡具所需人工一样。从所需检修时间来看，使用改造后的闭式卡具需要时间 9.05h，而传统闭式卡具时间为10.05h，由此可知使用改造后的闭式卡具与使用传统卡具的时间相差较小。综上所述，使用改进后的闭式卡具并不能对卡具检修工时及所需人员产生影响。

3.2 承重的分析

以下主要对改造后的500kV闭式卡具进行承重分析。前卡是通过卡具前沿的“爪”与钢帽凸缘接触传递力，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，无论前卡或后卡，从整体受力来看，均可简化为一简支梁计算。

3.3 实用性分析

闭式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。如更换耐张或直线单片绝缘子、瓷和玻璃绝缘子各型绝缘子等，可节约更换整串绝缘子的大量工具，提高工作效率。多年来传统方法只有更换“圆筒形钢帽”绝缘子的单片卡具，对于玻璃防污性绝缘子难以更换，由于传统工具不能在这种绝缘子上使用，就必须研制更换防污型绝缘子每串第1片及最后1片的单片卡具。无论何种型号规范瓷及玻璃绝缘子的直筒式钢帽或圆筒形钢帽，只要在卡具内配备适合该型号绝缘子的“芯具”，均可进行更换。经过本文改造后的闭式卡具，不仅可用于更换500kV玻璃绝缘子，而且还可用于更换其它类型绝缘子，为广西电网有限责任公司南宁供电局输电管理所绝缘子更换工作提供了一种有效工具。