尹 磊，孫華忠，趙榮升，于金亮，畢盛偉

（國(guó)網(wǎng)山東省電力公司濰坊供電公司，山東 濰坊 261021）

0 引言

旁路帶電作業(yè)作為配電網(wǎng)不停電作業(yè)的一種重要作業(yè)方式，可直接保證電力客戶不受電力線路檢修而停電。旁路柔性電纜是旁路帶電作業(yè)的重要設(shè)備，價(jià)格昂貴且易受損傷，一旦受損就會(huì)影響其絕緣性能，在旁路帶電作業(yè)過(guò)程中就存在接地的風(fēng)險(xiǎn)，只能進(jìn)行整根更換［1-3］。

在旁路帶電作業(yè)中，柔線電纜在絕緣橫擔(dān)上的固定一般采用繩索捆綁的方式或者使用普通的電纜固定工具。采用繩索捆綁方式固定后，電纜彎折處受力會(huì)變大，電纜在自重作用下，會(huì)有下滑的趨勢(shì)，為防止電纜固定力不足，固定時(shí)繩索纏繞的鎖緊力很大，會(huì)將電纜的外皮勒傷，影響電纜的絕緣性能，容易造成供電故障。采用普通電纜固定工具，其捆綁力度較小，不能很好地固定電纜，且電纜與工具固定處易發(fā)生彎折，電纜彎折處磨靠在固定工具邊緣，受力時(shí)電纜外皮容易損傷。同時(shí)，這兩種固定方式都無(wú)法實(shí)現(xiàn)電纜的調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)動(dòng)。

因此，設(shè)計(jì)一種可以在不損傷電纜的情況下實(shí)現(xiàn)電纜360°方向調(diào)節(jié)的柔性電纜固定工具，對(duì)柔性電纜的使用壽命、作業(yè)安全性、便捷性都有重要的意義。

1 新型固定工具

利用數(shù)學(xué)建模和仿生學(xué)原理，在現(xiàn)有工具基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)了新型固定工具，該工具由電纜固定部分、方向轉(zhuǎn)動(dòng)部分和橫擔(dān)固定部分組成，如圖1所示。

1.1 電纜固定部分

電纜固定部分如圖2所示?！?0 kV電纜線路不停電培訓(xùn)教材》［4］要求柔性電纜彎曲半徑為8倍的電纜外徑，馬鞍式結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)尺寸為12倍的電纜外徑，以滿足作業(yè)要求。這一設(shè)計(jì)解決了電纜彎曲半徑過(guò)小對(duì)電纜造成嚴(yán)重?fù)p傷的問(wèn)題；同時(shí)采用上下獨(dú)立設(shè)計(jì)，電纜固定部分與橫擔(dān)固定部分相對(duì)獨(dú)立，固定力度得到大幅提升，解決了電纜固定力度不足的問(wèn)題。

圖1 新型固定工具

圖2 電纜固定部分

采用蝴蝶螺栓鎖緊結(jié)構(gòu)，蝴蝶螺栓存在一定自由行程，可以保證柔性電纜的彈性固定，避免損傷電纜。整體采用鋁合金材料制作，有效避免渦流損耗，并且在工具內(nèi)側(cè)增加了皮墊，既增大了摩擦力，又能保護(hù)電纜。

1.2 方向轉(zhuǎn)動(dòng)部分

由于柔性電纜在安裝、固定過(guò)程中經(jīng)常對(duì)其進(jìn)行調(diào)節(jié)，基于萬(wàn)向節(jié)結(jié)構(gòu)原理，設(shè)計(jì)了萬(wàn)向壓接球頭的結(jié)構(gòu)方式，壓接球頭包括上下兩塊壓板和兩塊壓板之間的球頭，如圖3所示。球頭在未固定的時(shí)候可以在兩塊壓板之間自由轉(zhuǎn)動(dòng)，這種結(jié)構(gòu)便于在電纜存在應(yīng)力的情況下進(jìn)行調(diào)節(jié)，解決了傳統(tǒng)固定方式下電纜不能根據(jù)所需方向進(jìn)行調(diào)節(jié)的問(wèn)題。

萬(wàn)向壓接球頭實(shí)現(xiàn)了電纜固定部分在水平方向上進(jìn)行360°調(diào)節(jié)。同時(shí)設(shè)計(jì)了控制手柄結(jié)構(gòu)，利用杠桿原理，解決了螺栓固定費(fèi)力、不便的問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)電纜輕便快速固定。圖4為方向轉(zhuǎn)動(dòng)部分實(shí)物圖。

圖3 萬(wàn)向壓接球頭結(jié)構(gòu)

圖4 方向轉(zhuǎn)動(dòng)部分實(shí)物

1.3 橫擔(dān)固定部分

橫擔(dān)固定部分同樣采用了皮墊保護(hù)和蝴蝶螺栓的鎖緊結(jié)構(gòu)，如圖5所示。

圖5 橫擔(dān)固定部分

2 工具性能驗(yàn)證

2.1 彎曲半徑試驗(yàn)

如圖6所示，選用試驗(yàn)電纜直徑為28.86 mm，使用新型電纜固定工具固定于絕緣橫擔(dān)上，電纜處于自然下垂時(shí)進(jìn)行試驗(yàn)［5-6］。根據(jù)《10 kV電纜線路不停電培訓(xùn)教材》柔性電纜要求彎曲半徑為8倍的電纜外徑，計(jì)算最小電纜彎曲直徑為230.88 mm。

圖6 柔性彎曲半徑試驗(yàn)

電纜彎曲試驗(yàn)表明，采用新型電纜固定工具后，電纜彎曲半徑達(dá)到了360 mm，遠(yuǎn)大于作業(yè)要求，電纜彎曲半徑試驗(yàn)合格。

2.2 機(jī)械試驗(yàn)

選用試驗(yàn)電纜重量為28 kg，根據(jù)《電力安全工作規(guī)程》（以下簡(jiǎn)稱規(guī)程）規(guī)定，帶電作業(yè)工具的機(jī)械預(yù)防性試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)為：

1）靜荷重試驗(yàn)。在1.2倍額定工作負(fù)荷下持續(xù)1 min，工具無(wú)變形及損傷者為合格。

2）動(dòng)荷重試驗(yàn)。1.0倍額定工作負(fù)荷下操作3次，工具靈活、輕便、無(wú)卡住現(xiàn)象為合格［4］。

通過(guò)專業(yè)機(jī)構(gòu)對(duì)新研制工具進(jìn)行機(jī)械試驗(yàn)，靜荷重試驗(yàn)和動(dòng)荷重試驗(yàn)均滿足規(guī)程要求。

3 工具使用

采用研制的萬(wàn)向無(wú)損旁路柔性電纜絕緣橫擔(dān)支架工具進(jìn)行旁路作業(yè)試驗(yàn)，測(cè)試固定時(shí)間、方向轉(zhuǎn)動(dòng)性、固定性及損壞性，統(tǒng)計(jì)如表1所示。

表1 旁路作業(yè)試驗(yàn)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)

由表1可知，使用萬(wàn)向無(wú)損旁路柔性電纜絕緣橫擔(dān)支架工具后，每相電纜固定時(shí)間約為5 min，同時(shí)電纜無(wú)損傷，固定工具可以在絕緣橫擔(dān)的圓周內(nèi)進(jìn)行安裝，水平方向上可進(jìn)行360°調(diào)節(jié)，垂直方向上的調(diào)節(jié)范圍為±45°。

4 效益分析

本文研究成果目前已經(jīng)在山東省17地市供電公司和縣供電公司進(jìn)行了推廣應(yīng)用，不僅應(yīng)用于旁路帶電作業(yè)中柔性電纜的固定，還推廣應(yīng)用于高壓和低壓電纜、輸配電線路的檢修和施工作業(yè)中。

經(jīng)濟(jì)效益。在應(yīng)用該成果后，旁路作業(yè)所用柔性電纜在3年使用期內(nèi)損傷率為零，節(jié)省柔性電纜更換費(fèi)用達(dá)256萬(wàn)元，并且作業(yè)時(shí)間明顯減少，改造效果顯著。

相比應(yīng)用該成果之前，單相柔性電纜固定時(shí)間，由原來(lái)的30 min減少為現(xiàn)在的5 min，工作效率提升了5倍，結(jié)果如表2所示。

表2 新型固定工具應(yīng)用前后效果對(duì)比

社會(huì)效益。萬(wàn)向無(wú)損旁路柔性電纜絕緣橫擔(dān)支架的使用，大幅減少了作業(yè)人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，提升了作業(yè)的安全性；同時(shí)最大程度減輕了柔性電纜的損傷，延長(zhǎng)了柔性電纜的使用壽命，有效避免了旁路柔性電纜的接地故障，提高了供電可靠性。2016年至今，濰坊供電公司累計(jì)應(yīng)用該成果186次，累計(jì)多供電量 250 MWh，減少停電 10 500（h·戶），提高了城市配網(wǎng)的供電可靠性，帶來(lái)了良好的社會(huì)效益。

5 結(jié)語(yǔ)

萬(wàn)向無(wú)損旁路柔性電纜絕緣橫擔(dān)支架的使用，解決了目前柔性電纜固定工具操作復(fù)雜、作業(yè)效率低、方向不可調(diào)節(jié)、易損傷電纜等問(wèn)題，降低了作業(yè)人員勞動(dòng)強(qiáng)度，延長(zhǎng)了旁路不停電作業(yè)設(shè)備的使用壽命，使得配電旁路不停電作業(yè)更加安全、高效，有效提高了工作效率和供電可靠性，也適應(yīng)了旁路帶電作業(yè)快速發(fā)展的趨勢(shì)。