一种大吨位的软质提线绝缘工具及其制作方法
技术领域
本发明涉及一种特高压输电线路带电作业工具，具体涉及一种大吨位的软质提线绝缘工具及其制作方法。
背景技术
目前±1100kV直流特高压输电线路带电作业用于大吨位提线的工器具绝缘承力部分一般采用硬质绝缘工具，包括绝缘拉杆、拉棒等，硬质绝缘工具具有强度高、低伸长率的优点，但硬质绝缘工具尺寸、重量较大，实际作业中携带、传递均不方便，塔上作业人员劳动强度大；而目前带电作业软质绝缘工具如绝缘绳、绝缘软梯等的机械强度低、伸长率大，线路塔窗间隙相对较小，提线工具伸长率过大致使作业中安全距离不易控制，因此尚未采用绝缘绳作为提线工具的绝缘承力部分。为保证作业安全，同时减轻作业人员的劳动强度，提高工作效率，有必要研制一种新型大吨位的软质提线绝缘工具。
公告号为CN103532045B的中国发明专利公开了一种 800kV 特高压直流输电线150kN 级硬质绝缘拉棒，它含有环氧管，所述环氧管的两端分别设置有锥管段，所述锥管段的外端口径大于内端口径，所述锥管段上套装有内锥套，二者相接触的锥面相匹配，所述环氧管两端的内锥套分别与中间外接套和中间内接套螺纹连接，所述中间外接套与中间内接套分别设置有相匹配的螺纹，通过所述中间外接套与中间内接套使相邻所述环氧管对接在一起，最外端的所述环氧管上的外端内锥套与棒端接头螺纹连接。该发明环氧管两端设置有锥管段，靠锥面与内锥套和接头连接，在牵拉过程中，越拉越紧，有效防止环氧管与接头脱落，保证了人员和设备的安全。但是，该专利内锥套通过螺纹与棒端接头连接，承力集中，拉棒容易折断，而且中间承力部分为硬质环氧管，重量大，使用不方便。
公开号为CN103078269A的中国专利申请公开了一种特高压带电作业用绝缘软拉棒，包括拉棒本体，所述拉棒本体两端分别连接有一个端头，所述拉棒本体至少由两根软质纤维绞合而成，所述拉棒本体外层设有外复绝缘保护层。该发明通过采用软质纤维制造拉棒本体，这样本拉棒可根据需要进行盘绕，便于运输且重量轻、抗拉强度高；同时，所述拉棒本体外层加设的外复绝缘保护层使本拉棒具备了更好的绝缘性能，也保护了软质纤维。但是，该专利软质拉棒的端头与杆塔端和导线端连接，在大吨位受力情况下，容易断裂。
发明内容
为克服上述缺陷，本发明的目的在于提供一种大吨位的软质提线绝缘工具及其制作方法。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种大吨位的软质提线绝缘工具，包括软质拉棒和连接头，所述的软质拉棒两端呈环状，所述的软质拉棒包括内芯和包覆在内芯外的护套，所述的内芯由12股PBO纤维或者芳纶纤维编制而成，所述护套材质为防潮蚕丝线；所述的连接头包括左侧板、右侧板、滑轮和连接固定左侧板、右侧板的固定件，所述的滑轮设置在左侧板和右侧板之间，所述的固定件包括螺栓和螺母，所述的固定件设置三组，其中一组贯穿左侧板、滑轮和右侧板。
优选地，所述的左侧板、右侧板由钛合金板切割而成。
优选地，所述的滑轮材质为高强度铝合金。
优选地，所述的PBO 纤维的密度为1.54-1.56g/cm3，断裂强度为3.5-4N/tex，断裂伸长率2.5-3.5%，回潮率为 0.6-2%。
优选地，所述的芳纶纤维密度为1.44-1.46g/cm3，拉伸强度为2.6-3.4GPa，断裂伸长率1.8-3.2%。
优选地，所述的软质拉棒内芯的直径为25-35mm。
一种大吨位的软质提线绝缘工具的制作方法，包括以下步骤：
（1）利用十二股编织机制作软质拉棒的内芯；
（2）对内芯进行防潮处理；
（3）将内芯的两端手工插制成环状；
（4）将防潮蚕丝线通过32锭包套机在内芯外编制护套，手工插制防潮蚕丝线接头处；
（5）采用连接头上中间位置的固定件将左侧板和右侧板位置固定，将软质拉棒两端的环状搭接在滑轮上，然后将滑轮移入左侧板、右侧板之间，最后采用一组固定件将滑轮与左侧板、右侧板的位置固定。
优选地，步骤（2）所述的防潮处理为30-60℃干燥0.5-1.5h。
±1100kV直流特高压输电线路作业过程中经常需要绝缘子的更换操作，±1100kV直流特高压输电线路的供电负荷为数百万kW，每小时负荷的社会 经济价值将以千万元计，停电检修将会导致重大经济损失。因此，研究一种带电作业更换绝缘子提线工具研究具有十分重要的意义。±1100kV直流特高压输电线路中绝缘子以及导线重量较大，用于大吨位提线的工器具绝缘承力部分包括硬质绝缘工具和软质绝缘工具，硬质绝缘工具包括绝缘拉棒，拉棒采用环氧酚醛树脂与玻璃布固化成型制造（CN103532045B；易辉，我国带电作业用绝缘杆材的现状与前景，高电压技术；GB 13398-2008 带电作业用空心管、填充管和实心绝缘棒；高昆鹏等，特高压直流输电线路直线V串绝缘子带电更换工器具，中国新技术新产品等），使用绝缘长度 10 m左右，且重量大（一般80 kN 级重达 26 kg 以上）， 即使分段组合，也极不便运输与操作；软质绝缘工具包括绝缘绳，绝缘绳制作方法有绞制、套织和编织工艺，工具重量虽然大为减轻，但是却存在机械强度低、伸长率大等问题，但在一定程度上满足了特高压输电线路带电作业的需求（向文祥等，特高压带电作业用软质绝缘拉棒的研制，中国电力）。
本发明根据±1100直流特高压线路的杆塔结构形式、导线型号和应力、绝缘子结构尺寸、金具的组装形式、线路档距进行统计和综合分析，结合特高压带电作业项目，方便作业中途运输，根据其特定的受力情况及原有绝缘拉棒容易出现的危险点，在软质拉棒两端部加装连接头并且选择合适的制作方法，取得了如下积极有益效果：
本发明的积极有益效果：
1. 本发明通过在软质拉棒两端加装连接头，软质拉棒的两端呈环状，连接头上设置三组螺栓螺母固定件，软质拉棒两端环状部分与连接头上的滑轮搭接，增大受力接触面积，分散软质拉棒受力，然后将软质拉棒两端连接头的另一端通过固定件螺栓螺母分别与杆塔端和导线提线器端固定，对大吨位导线和绝缘子承力，接着进行绝缘子更换等操作，避免了现有技术中软质拉棒两端直接与杆塔端和导线端的接触造成的受力集中问题，有效地防止了大吨位对拉棒的切割。
2. 本发明软质拉棒伸长率≤2.5%，最大使用负荷200kN，机械性能优异；操作冲击干耐受电压试验和直流干耐受电压试验均通过，无闪络无发热，电气性能优异，适合±1100kV直流特高压输电线路带电作业。
3. 本发明所述的内芯由12股PBO纤维或者芳纶纤维编制而成，PBO纤维的强度、模量、耐热性和抗燃性性能优异，此外，PBO纤维的耐冲击性、耐摩擦性和尺寸稳定性均很优异，并且质轻而柔软，是极其理想的纺织原料；芳纶纤维具有超高强度、高模量和耐高温、耐酸耐碱、重量轻、绝缘、抗老化、生命周期长等优良性能，PBO纤维或者芳纶纤维用于生产输电线路带电作业软质提吊工具承力部分。所述护套材质为防潮蚕丝线，防潮蚕丝线柔软而富有弹性，拉伸力高，耐热性好，绝缘性能优异，用于软质拉棒内芯的护套部分，对内心起到保护作用。
4. 本发明所述的左侧板、右侧板由钛合金板切割而成，大大减轻了提线绝缘工具的重量；所述的滑轮材质为高强度铝合金，高强度铝合金密度小、强度高、加工性能好及焊接性能优良，减轻了软质拉棒的重量，分散了软质拉棒的受力，提高了软质拉棒的工作负荷。
附图说明
图1为本发明大吨位的软质提线绝缘工具的软质拉棒结构示意图；
图2为本发明大吨位的软质提线绝缘工具的连接头主视图；
图3为本发明大吨位的软质提线绝缘工具的连接头侧视图；
图4为本发明大吨位的软质提线绝缘工具的结构示意图；
图中：1-软质拉棒，2-左侧板，3-右侧板，4-滑轮，5-第一组固定件，6-第二组固定件，7-第三组固定件，8-固定孔。
具体实施方式
下面结合一些具体实施例对本发明进一步说明。
实施例1
参见图1-4，一种大吨位的软质提线绝缘工具，包括软质拉棒1和连接头，所述的软质拉棒两端呈环状，所述的软质拉棒包括内芯和包覆在内芯外的护套，所述的内芯由12股PBO纤维编制而成，所述护套材质为防潮蚕丝线；所述的连接头包括左侧板2、右侧板3、滑轮4和连接固定左侧板2、右侧板3的固定件，所述的滑轮4设置在左侧板2和右侧板3之间，所述的固定件包括螺栓和螺母，所述的左侧板2、右侧板3分别开设与固定件螺栓匹配的固定孔8，所述的固定件设置三组，即第一组固定件5、第二组固定件6、第三组固定件7，第三组固定件7贯穿左侧板2、滑轮4和右侧板3。
所述的左侧板2、右侧板3由TC4钛合金板切割而成。
所述的滑轮4材质为高强度铝合金7075。
所述的PBO 纤维的密度为1.56g/cm3，断裂强度为3.7N/tex，断裂伸长率2.5%，回潮率为 0.6%。
所述的软质拉棒内芯的直径为25mm。
上述大吨位的软质提线绝缘工具的制作方法，包括以下步骤：
（1）利用十二股编织机制作软质拉棒的内芯；
（2）对内芯在30-60℃干燥0.5-1.5h，进行防潮处理；
（3）将内芯的两端手工插制成环状；
（4）将防潮蚕丝线通过32锭包套机在内芯外编制护套，手工插制防潮蚕丝线接头处；
（5）采用连接头上中间位置的第二组固定件6将左侧板和右侧板位置固定，将软质拉棒两端的环状搭接在滑轮上，然后将滑轮移入左侧板2、右侧板3之间，接着第三组固定件7将滑轮4与左侧板2、右侧板3的位置固定，通过软质拉棒两端连接头上的第一组固定件5分别与杆塔固定孔和导线提线器固定。
实施例2
参见图1-4，一种大吨位的软质提线绝缘工具，包括软质拉棒1和连接头，所述的软质拉棒两端呈环状，所述的软质拉棒包括内芯和包覆在内芯外的护套，所述的内芯由12股PBO纤维编制而成，所述护套材质为防潮蚕丝线；所述的连接头包括左侧板2、右侧板3、滑轮4和连接固定左侧板2、右侧板3的固定件，所述的滑轮4设置在左侧板2和右侧板3之间，所述的固定件包括螺栓和螺母，所述的左侧板2、右侧板3分别开设与固定件螺栓匹配的固定孔8，所述的固定件设置三组，即第一组固定件5、第二组固定件6、第三组固定件7，第三组固定件7贯穿左侧板2、滑轮4和右侧板3。
所述的左侧板2、右侧板3由TC4钛合金板切割而成。
所述的滑轮材质为高强度铝合金7A04。
所述的PBO 纤维的密度为1.54g/cm3，断裂强度为3.7N/tex，断裂伸长率3.5%，回潮率为2%。
所述的软质拉棒内芯的直径为25mm。
上述大吨位的软质提线绝缘工具的制作方法与实施例1相同，不重述。
实施例3
参见图1-4，一种大吨位的软质提线绝缘工具，包括软质拉棒1和连接头，所述的软质拉棒两端呈环状，所述的软质拉棒包括内芯和包覆在内芯外的护套，所述的内芯由12股芳纶纤维编制而成，所述护套材质为防潮蚕丝线；所述的连接头包括左侧板2、右侧板3、滑轮4和连接固定左侧板2、右侧板3的固定件，所述的滑轮4设置在左侧板2和右侧板3之间，所述的固定件包括螺栓和螺母，所述的左侧板2、右侧板3分别开设与固定件螺栓匹配的固定孔8，所述的固定件设置三组，即第一组固定件5、第二组固定件6、第三组固定件7，第三组固定件7贯穿左侧板2、滑轮4和右侧板3。
所述的左侧板2、右侧板3由TC4钛合金板切割而成。
所述的滑轮材质为高强度铝合金7A09。
所述的芳纶纤维密度为1.45g/cm3，拉伸强度为2.9GPa，断裂伸长率2.1%。
所述的软质拉棒内芯的直径为32mm。
上述大吨位的软质提线绝缘工具的制作方法与实施例1相同，不重述。
实施例4
参见图1-4，一种大吨位的软质提线绝缘工具，包括软质拉棒1和连接头，所述的软质拉棒两端呈环状，所述的软质拉棒包括内芯和包覆在内芯外的护套，所述的内芯由12股芳纶纤维编制而成，所述护套材质为防潮蚕丝线；所述的连接头包括左侧板2、右侧板3、滑轮4和连接固定左侧板2、右侧板3的固定件，所述的滑轮4设置在左侧板2和右侧板3之间，所述的固定件包括螺栓和螺母，所述的左侧板2、右侧板3分别开设与固定件螺栓匹配的固定孔8，所述的固定件设置三组，即第一组固定件5、第二组固定件6、第三组固定件7，第三组固定件7贯穿左侧板2、滑轮4和右侧板3。
所述的左侧板2、右侧板3由TC4钛合金板切割而成。
所述的滑轮材质为高强度铝合金7A04。
所述的芳纶纤维密度为1.45g/cm3，拉伸强度为2.9GPa，断裂伸长率2.1%。
所述的软质拉棒内芯的直径为32mm。
上述大吨位的软质提线绝缘工具的制作方法与实施例1相同，不重述。
实施例5
参见图1-4，一种大吨位的软质提线绝缘工具，包括软质拉棒1和连接头，所述的软质拉棒两端呈环状，所述的软质拉棒包括内芯和包覆在内芯外的护套，所述的内芯由12股PBO纤维编制而成，所述护套材质为防潮蚕丝线；所述的连接头包括左侧板2、右侧板3、滑轮4和连接固定左侧板2、右侧板3的固定件，所述的滑轮4设置在左侧板2和右侧板3之间，所述的固定件包括螺栓和螺母，所述的左侧板2、右侧板3分别开设与固定件螺栓匹配的固定孔8，所述的固定件设置三组，即第一组固定件5、第二组固定件6、第三组固定件7，第三组固定件7贯穿左侧板2、滑轮4和右侧板3。
所述的左侧板2、右侧板3由TC4钛合金板切割而成。
所述的滑轮材质为高强度铝合金7075。
所述的PBO 纤维的密度为1.56g/cm3，断裂强度为3.7N/tex，断裂伸长率2.5%，回潮率为 0.6%。
所述的软质拉棒内芯的直径为32mm。
上述大吨位的软质提线绝缘工具的制作方法与实施例1相同，不重述。
实施例6
参见图1-4，一种大吨位的软质提线绝缘工具，包括软质拉棒1和连接头，所述的软质拉棒两端呈环状，所述的软质拉棒包括内芯和包覆在内芯外的护套，所述的内芯由12股芳纶纤维编制而成，所述护套材质为防潮蚕丝线；所述的连接头包括左侧板2、右侧板3、滑轮4和连接固定左侧板2、右侧板3的固定件，所述的滑轮4设置在左侧板2和右侧板3之间，所述的固定件包括螺栓和螺母，所述的左侧板2、右侧板3分别开设与固定件螺栓匹配的固定孔8，所述的固定件设置三组，即第一组固定件5、第二组固定件6、第三组固定件7，第三组固定件7贯穿左侧板、滑轮和右侧板。
所述的左侧板2、右侧板3由TC4钛合金板切割而成。
所述的滑轮材质为高强度铝合金7A19。
所述的芳纶纤维密度为1.45g/cm3，拉伸强度为2.9GPa，断裂伸长率2.1%。
所述的软质拉棒内芯的直径为28mm。
上述大吨位的软质提线绝缘工具的制作方法与实施例1相同，不重述。
对本发明实施例1-6所得到的大吨位的软质提线绝缘工具进行机械性能测试，对软质拉棒进行电气性能测试，测试结果见表1。
表1 本发明实施例1-6软质提线绝缘工具的机械性能和电气性能检测结果
由表1可知，本发明所得到的软质提线绝缘工具伸长率≤2.5%，最大使用负荷可高达200kN，机械性能优异，操作冲击干耐受电压试验和直流干耐受电压试验均通过，无闪络无发热，电气性能优异，适合±1100kV直流特高压输电线路带电作业。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，本领域普通技术人员对本发明的技术方案所做的其他修改或者等同替换，只要不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
