王　輝，章學兵，孫　軍，華陳健，巨國嬌

(國網(wǎng)上海市電力公司青浦供電公司，上?！?01799)

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10 kV配電線路終端桿熔絲具上引線絕緣固定支架的研制

王輝，章學兵，孫軍，華陳健，巨國嬌

(國網(wǎng)上海市電力公司青浦供電公司，上海201799)

帶電更換熔絲具的方法主要有拆熔絲上樁頭和拆導線搭頭兩種，但這兩種方法都不能用來解決更換熔絲具的問題，實際工作中對這兩種方法進行改進，但仍不能達到安全、經(jīng)濟的效果。介紹了研制的一種新型的適用于終端桿帶電更換熔絲具的絕緣固定支架。該絕緣固定支架由支架安裝部分、主絕緣部分和引線固定部分組成，經(jīng)過加工、打磨及裝配，完成樣品的制作；并進行電氣試驗和機械試驗，試驗結果表明絕緣固定支架樣品滿足帶電作業(yè)要求。介紹了在推廣應用的過程中，絕緣固定支架的使用帶來了經(jīng)濟效益、安全效益和社會效益。

配電線路；帶電工作；終端桿；熔絲

1　帶電更換熔絲具方法

青浦供電公司帶電作業(yè)自1997開展以來，秉承“努力超越、追求卓越”的企業(yè)精神，不斷拓展帶電作業(yè)的深度和廣度，目前已掌握了31個作業(yè)項目。2014年，青浦供電公司帶電班共開展帶電作業(yè)1 135次；共減少停電10 352時·戶，多供電量達213.55萬kWh，提高供電可靠率0.21%，其中，調換終端桿熔絲具72次，調換非終端桿熔絲具37次，拆、搭頭964次，出線電纜34次，帶電立桿1次，普通消缺27次。在全年帶電作業(yè)中，帶電調換終端桿熔絲具是帶電班經(jīng)常進行的作業(yè)項目，占到了全年作業(yè)總次數(shù)的6.34%。

根據(jù)《10 kV架空配電線路帶電作業(yè)指導書》中第六章內容，帶電調換熔絲具分為拆熔絲上樁頭和拆導線搭頭兩種方法。拆熔絲上樁頭法指 “將已拆開的熔絲具上引線卷好并臨時固定在本相導線上”，但是終端桿熔絲具上引線和主導線位于電桿兩側(如圖1所示)，卷上引線時與雙橫擔和電桿無法保持《安規(guī)》規(guī)定的安全距離，且由于引線較短，通常無法將上引線卷好并固定在本相導線上。而拆導線搭頭法是拆除連接上引線和主導線的楔形線夾，但是終端桿熔絲具上引線與主導線是一根線，無楔形線夾可拆。因此，以上兩種方法都不適用于帶電調換終端桿熔絲具。

由于終端桿熔絲具裝置的特殊性，實際調換終端桿熔絲具作業(yè)中將以上兩種方法進行改進，延伸出兩種新方法：2名斗內電工配合的拆熔絲上樁頭法和斷接上引線法。

圖1　典型終端桿熔絲具裝置

2名斗內電工配合的拆熔絲上樁頭法和斷接上引線法都有具備不同的優(yōu)勢，同時也存在各自的問題，見表1。

由表1可知，2名斗內電工配合的拆熔絲上樁頭法安全性差，人力成本高，作業(yè)時間短；斷接上引線法安全性強，物資成本高，作業(yè)時間長。

2　解決方案的提出與分析

針對表1所示的問題，對于每種方法都找出

表1　現(xiàn)行方法特性分析

各自的解決方案，再結合二者的不同，形成一個整體的解決方案。

根據(jù)絕緣固定支架的功能定位，其主要由支架安裝、主絕緣及引線固定三個部分組成；工作原理為：在帶電調換終端桿熔絲具作業(yè)中，先將絕緣固定支架安裝在相應牢固構建上，解開熔絲具上引線后將其固定在絕緣固定支架上。引線固定牢并做好絕緣遮蔽措施后，能夠保障作業(yè)人員的安全活動范圍，完成調換熔絲具后再將引線順利搭好，最后拆除絕緣固定支架。

絕緣固定支架的研制需要解決三個基本問題：安裝方式，絕緣性的保障和固定方式。根據(jù)帶電作業(yè)實踐情況，絕緣固定支架的安裝方式分為三種：①安裝在電桿上，②安裝在熔絲橫擔上，③安裝在桿頂?shù)碾p橫擔上；三種安裝方式的優(yōu)缺點分析見表2。

表2　三種安裝方式優(yōu)缺點分析

對比并分析三種安裝方式可知，支架安裝在電桿上安裝過程和絕緣遮蔽措施都過于復雜，沒有達到減少工作量和縮減工作時間的目標，幾名作業(yè)人員在規(guī)定時間內都無法完成調換熔絲具作業(yè)；支架安裝在熔絲橫擔上絕緣遮蔽措施復雜，作業(yè)空間有限，無法在設定時間內完成作業(yè)；支架安裝在桿頂?shù)碾p橫擔上，安裝便利，工作量較小，在規(guī)定的時間能夠有效完成作業(yè)，滿足設定目標要求。因此，絕緣固定支架安裝位置選擇在雙橫擔上的方案可行。

3　絕緣固定支架的設計

參考現(xiàn)有的帶電作業(yè)工具結構特點，根據(jù)絕緣固定支架的組成部分，設計出絕緣固定支架的基本結構，如圖2所示。

圖2　絕緣固定支架基本結構

3.1絕緣材料的選擇

絕緣固定支架的整體結構設計完成后，需要選擇合適的材料，以滿足絕緣材料的安全性。一般帶電作業(yè)工具需具備優(yōu)良的電氣性能、高強度機械性能、重量輕、吸水性低、耐老化和易加工。為了增加安全性，考慮從現(xiàn)有的已成型的絕緣工器具所使用的材料中進行選擇；主要有絕緣板材、絕緣管材、塑料薄膜、橡膠、絕緣繩等；各種材料的性能分析見表3。

表3　各種絕緣材料的性能分析

由表3可知，材料要求最符合的是絕緣板材和絕緣管材；二者的列舉對比分析如圖3所示。

圖3　絕緣板材和絕緣管材類比圖

由圖3中絕緣板材和絕緣管材的類比分析可知，3 640環(huán)氧酚醛玻璃布絕緣空心管的綜合性能較為優(yōu)異，因此本文將其選定為絕緣固定支架專用材料。

3.2電氣試驗和機械試驗

帶電作業(yè)對安全性要求非常高，根據(jù)《安規(guī)》規(guī)定，帶電作業(yè)工具必須滿足絕緣強度和機械強度的要求，因此委托電力工業(yè)電氣設備質量檢驗測試中心對支架絕緣桿進行電氣試驗和機械試驗，并出具檢測報告；試驗結果表明絕緣固定支架材料滿足帶電作業(yè)要求。

3.3絕緣固定支架長度的確定

絕緣固定支架的長度分為三個組成部分，其長度分配如圖4所示。

圖4　絕緣固定支架長度分配

(1)支架安裝部分長度L1的確定

L1的長度等于橫擔寬度A與緊固部分B的和，經(jīng)過查閱資料和現(xiàn)場勘察可知，上海地區(qū)終端桿一般為混凝土電桿，電桿規(guī)格為φ190×13 000 mm，經(jīng)過測算后得出橫擔寬度值為358 mm；10 kV終端桿除了混凝土桿外，還經(jīng)常用到加強桿和鋼管桿，用同樣的方式計算加強桿(規(guī)格為φ230×13 000)和鋼管桿(規(guī)格為φ270×13 000，錐度1/60)，可分別得到其橫擔安裝后的寬度。將這三種情況下得到的橫擔安裝后寬度分別計算得到358 mm，408 mm及448 mm。

緊固部分長度的必須考慮操作裕度，當緊固在橫擔上以后，緊固部分必須具備一定的應力以足夠支撐桿子，所以不管以何種方式擠壓卡槽，都應該預留設計長度，本文選定為50～100 mm。

根據(jù)支架安裝部分和緊固部分的計算，再結合不同電桿類型，最終確定絕緣固定支架的固定安裝長度L1=500 mm。

(2)主絕緣長度L2的確定

絕緣固定支架整體是絕緣的，中間預留出足夠的距離(大于等于0.7 m)作為主絕緣部分，保證人與帶電部位足夠的安全距離。根據(jù)《安規(guī)》規(guī)定，主絕緣部分設計為0.7 m。為此，我們在主絕緣部分和引線固定部分之間設定一個限位環(huán)，限位環(huán)既作為作業(yè)人員手持部分的界限，也是引線固定部分的支撐桿的活動界限，用來保證支架具備足夠有效的絕緣長度。

由于主絕緣部分的兩端都留有一定長度的活動裕度，本文設定主絕緣部分長度L2=700 mm。

(3) 引線固定部分長度L3的確定

在確定引線固定部分長度時，需考慮實際中固定引線情況。如圖5所示。從絕緣子頂部扎線算起，一般來說上引線長度在LS=1 200±20 mm。

圖5　引線安裝示意圖

考慮上引線硬度和支架支撐方便，則尾部固定時預留100 mm；考慮支架安裝部分所有都被利用；考慮主絕緣部分長度為700 mm；最后得出引線固定部分設計為L3=1 200-100-700=400 mm最為合適。

(4)絕緣固定支架整體長度

根據(jù)以上各個組成部分長度值的計算，最終確定絕緣固定支架的長度L=1 600 mm。

3.4支架安裝部分研制

(1)固定方式

絕緣支架固定在雙橫擔上有兩種方式：①掛鉤與螺栓緊固組合固定方式；②掛鉤與彈簧機構組合固定方式。

兩種固定方式都采用掛鉤配合，為保證勾的牢靠且經(jīng)久耐用，本文設計兩種方案并選用兩種材質，對比分析結果見表4。根據(jù)對比結果，本文采用如圖6所示的掛鉤結構，掛鉤彎鉤的長度設計為了20 mm，當掛鉤勾住雙橫擔的一端后不容易脫鉤；采用扁鋼制作是為了加大與角鋼橫擔的接觸面積，防止絕緣固定支架安裝完后發(fā)生晃動。

掛鉤與螺栓緊固組合固定結構見圖7，固定時將絕緣支架的掛鉤鉤住桿頂雙橫擔的一側橫擔，人站立在外側將緊固螺栓擰緊，使支架安裝牢靠。在拆除熔絲具上引線后，將引線固定在絕緣固定支架的導線固定部分，繼續(xù)調換熔絲具作業(yè)。

表4　掛鉤性能對比

圖6　掛鉤結構示意圖

圖7　掛鉤與螺栓緊固組合固定結構

掛鉤與彈簧機構組合固定結構如圖8所示，安裝時將彈簧機構側的卡槽卡在人站立一側雙橫擔的角鋼上，再用力向前推壓縮彈簧，將前端的掛鉤勾住另一側橫擔，手松開即完成固定。

圖8　掛鉤與彈簧機構組合固定結構

為了選擇更適合的固定方式，研制出圖7和圖8所示兩種固定方式的樣品，并在模擬線路上對兩種固定方式進行固定操作，重點對安裝的便利性、牢固性進行試驗，觀察作業(yè)人員在操作安裝時能否與帶電部位保持足夠的安全距離，固定方式是否能夠適應不同橫擔尺寸的要求。試驗結果表明掛鉤與彈簧機構組合固定方式最大優(yōu)勢是安全距離得到保證，安裝十分便利，裝置牢固可靠，同時能適應不同橫擔尺寸的要求。因此，本文確定掛鉤與彈簧機構組合結構作為支架固定方式。

(2)彈簧機構

為保證彈簧彈性，在絕緣桿上設計幾個定位孔，讓彈簧機構在幾個定位孔上變換位置，以適應不同的橫擔尺寸，便于安裝。定位孔要使用螺栓來將絕緣桿固定牢靠，螺栓在滿足尺寸要求的同時又要堅固耐用，本文采用金屬螺栓并配備擰緊用的絕緣材質帽。

彈簧是彈簧機構的關鍵，本文根據(jù)實際工作經(jīng)驗和理論計算，設計出三種備選彈簧，其參數(shù)性能見表5。

表5　三種備選彈簧參數(shù)性能

從表7中得出，編號2的更加符合實際要求，為了保證彈力強度，在采用相同型號彈簧的情況下，采取單根使用、雙根并聯(lián)使用和三根并聯(lián)使用，分別制作樣品并實際測試，測試結果表明：兩根彈簧彈力的大小滿足設計要求，同時又便于安裝在彈簧機構上。

(3)方案整合

根據(jù)以上固定方式及彈簧機構分析，綜合設計出如圖9所示支架安裝部分設計圖。

圖9　支架安裝部分設計圖

3.5引線固定部分研制

引線固定部分作用是：方便、牢固地固定上引線，并能夠適應不同長度上引線的固定；其基本組成包括支架絕緣桿、限位環(huán)、支撐機構和小滑桿四部分，如圖10所示。

圖10　引線固定部分組成

支架絕緣桿的材料與主絕緣材料相同，其長度為400 mm。

(1)限位環(huán)

限位環(huán)既是作業(yè)人員手持部分的界限，也是支撐機構的界限，用來保證支架具備足夠有效的絕緣長度；材料選擇質量輕、結構強度大、便于塑形的鈣塑聚丙烯。限位環(huán)的內部設計為空心圓，內徑與絕緣管外徑相同，以便于與絕緣管粘合，增強其安裝穩(wěn)固性。外型設計為環(huán)形，便于工具安放和人員握持。限位環(huán)顏色選擇更加醒目的紅色。限位環(huán)及其參數(shù)見表6。

表6　限位環(huán)及其參數(shù)

(2)支撐機構

考慮到支撐機構下端需要與絕緣管材連接、上端需要固定導線，支撐桿的材料選擇與彈簧部分相同的鈣塑聚丙烯板制作，以滿足絕緣性和機械強度要求。支撐桿設計為可滑動形式，以適應不同的引線長度。為了不讓支撐桿繞桿旋轉，我們選擇了小滑桿來卡位以增加其穩(wěn)定性。下方孔洞的兩個不同大小圓弧半徑尺寸即分別為絕緣桿半徑和小滑桿半徑。導線夾持部分部分相關的圓弧直徑尺寸為上海地區(qū)最大的10 kV導線引線直徑值，經(jīng)實地調研設為32 mm。根據(jù)絕緣子的高度，支撐桿高取300 mm。支撐桿寬度大于絕緣桿直徑和引線直徑，設定為52 mm。支撐桿厚度設計為22 mm。支撐桿及參數(shù)見表7。

為了能更牢固的固定上引線，本文設計利用把手的緊固方式，外加緊固螺栓防止導線晃動和定位螺栓防止導線滑動；從而設計出如圖11所示的支撐機構。

表7　支撐桿及其參數(shù)

圖11　支撐機構設計圖

(3)小滑桿

小滑桿的設計要考慮絕緣性和機械強度，基于絕緣桿材料特性，本文使用3640環(huán)氧酚醛玻璃布絕緣空心管制作小滑桿，長度和引線固定部分的絕緣桿長度一致，即400 mm；其具體參數(shù)見表8。

(4)引線固定整體結構

根據(jù)上述引線固定各組成部分的設計，綜合匯總，設計出如圖12所示引線固定部分結構圖。

表8　小滑桿設計參數(shù)

圖12　引線固定部分結構圖

3.6絕緣固定支架整體結構設計

根據(jù)支架各組成部分的細化方案的設計，結合實際使用需求，設計出如圖13所示絕緣固定支架整體結構圖。

圖13　絕緣固定支架整體結構

4　樣品制作、試驗、試用、推廣

4.1樣品制作與試驗

根據(jù)絕緣固定支架整體結構圖，利用三維制圖軟件Auto CAD設計出樣品三維圖紙，購買樣品所需絕緣材料及元件，租借鉗工臺，經(jīng)過測量、挫削、打磨及裝配，制作出如圖14所示絕緣固定支架樣品。

圖14　絕緣固定支架樣品

帶電作業(yè)對安全性要求非常高，根據(jù)《安規(guī)》規(guī)定，帶電作業(yè)工具必須滿足絕緣強度和機械強度的要求，因此委托電力工業(yè)電氣設備質量檢驗測試中心對制作的樣品進行電氣試驗和機械試驗，并出具樣品檢測報告。試驗結果表明：制作的絕緣固定支架樣品滿足帶電作業(yè)要求。

4.2樣品試用與推廣

為了檢驗樣品的實用性，先在模擬線路上進行試用，絕緣固定支架的使用解決了調換熔絲具作業(yè)繁瑣的步驟，效果良好。

為檢查使用效果，絕緣固定支架的樣品在模擬線路中的15個不同地點進行試用，試用結果表明：絕緣固定支架的使用在保證安全的前提下，提高了工作效率，同時也提高了供電可靠性。

為推廣絕緣固定支架的應用，將設計圖紙歸檔整理，編寫了10 kV線路終端桿熔絲具上引線絕緣固定支架說明書及作業(yè)指導書，并委托實力較強的上海一涵電力設備有限公司進行加工生產。截至目前，絕緣固定支架使用46次，根據(jù)施工作業(yè)人員的反饋，絕緣固定支架使用安全，實現(xiàn)1人斗內作業(yè)，提高安全性，大大縮短作業(yè)時間，節(jié)省作業(yè)成本，極具推廣價值。

5　結語

在調換終端桿熔絲具的帶電作業(yè)中，本文設計的絕緣固定支架安全性更強，不僅能實現(xiàn)斗內1人作業(yè)，而且減少了作業(yè)時間，尤其在搶修作業(yè)中，通過使用該絕緣固定支架，能使用戶提前31 min用上電，得到了廣大用戶的好評。

在經(jīng)濟效益方面，絕緣固定支架的使用節(jié)約了約3萬元的人力成本，公司創(chuàng)收約4.8萬/年，創(chuàng)造GDP約8.8萬/年。

社會效益方面，絕緣固定支架的使用減少了停電時間，提高了電力企業(yè)提供優(yōu)質服務的能力。應用絕緣固定支架，提高了供電可靠性，提高了客戶滿意度，在實際生產過程中發(fā)揮了積極作用。

(本文編輯：嚴加)

Development of Fixed Insulation Carrier of Top Lead Wires of Fuse Ware in 10 kV Distribution Line Terminal Pole

WANG Hui, ZHANG Xue-bing, SUN Jun, HUA Chen-jian, JU Guo-jiao

(State Grid Shanghai Qingpu Power Supply Company, Shanghai 201799, China)

Conventionally, the fuse can be replaced live in two methods: to dismantle the head pile of the fuse and to dismantle the wire knot.The terminal pole has particular features, the two methods cannot be used to solve the problem of the live replacement fuse. In practical work, the two methods have been improved to be more practical, but unable to achieve safe and economic effect. This paper introduces a developed fixed insulation carrier of top lead wires of fuse ware in 10kv distribution line terminal pole. The fixed insulation carrier consists of the installing parts, main insulation part and fixed lead parts. After the process of machining, grinding and assembly, the sample was completed; And the results of electrical test and mechanical test show that the sample can meet the charged operation requirements. In the process of popularization and application, the fixed insulation carrier can bring in economic, secure and social benefits.

distribution line；live work; terminal pole; fuse

10.11973/dlyny201604021

王輝(1988)，男，碩士，工程師，從事配網(wǎng)帶電作業(yè)技術、電力儲能技術研究。

TK514

A

2095-1256(2016)04-0498-06

2016-04-13