蔡煒炫 尤秀芳 章進(jìn)鋆 洪乙銘 盧志鋼

（國(guó)網(wǎng)石獅市供電公司）

0 引言

變電站設(shè)備轉(zhuǎn)檢修的倒閘操作，大多數(shù)是在戶外進(jìn)行，當(dāng)遇到線路轉(zhuǎn)檢修或主變轉(zhuǎn)檢修等大型操作，對(duì)于大部分不帶有檢修接地刀閘的設(shè)備，往往需要掛接接地線，以保證設(shè)備不會(huì)反送電從而危及到現(xiàn)場(chǎng)檢修人員的生命安全。對(duì)于110kV及以上電壓等級(jí)的變電站來(lái)說(shuō)，運(yùn)維人員不僅要進(jìn)行倒閘操作，而且還需將接地線從安全工器具室搬運(yùn)至工作現(xiàn)場(chǎng)，以應(yīng)用于檢修設(shè)備上，這過(guò)程耗費(fèi)運(yùn)維人員太多時(shí)間及精力，如何將接地線快速裝拆，成為了現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)維人員必須著手去解決的問(wèn)題。基于上述問(wèn)題，研制一種接地線快速裝拆裝置，可以減輕操作人員操作時(shí)間以及緩解運(yùn)維人員的疲憊感，大大提高了倒閘操作的安全性。

1 變電站接地線現(xiàn)狀

目前，110kV變電站主要有三種電壓等級(jí)的接地線［1］，10kV接地線，35kV接地線，110kV接地線，運(yùn)維人員在停電設(shè)備上掛接旋轉(zhuǎn)式接地線時(shí)，僅利用操作棒的橡膠增加摩擦力和操作棒棒身力矩來(lái)旋轉(zhuǎn)裝拆，在穿絕緣手套時(shí)往往由于摩擦不夠或是力矩較小影響裝拆效率和效果。此種裝拆方式加快了絕緣手套損耗，且操作后操作人員時(shí)常由于小臂酸脹，無(wú)法持續(xù)工作，從而導(dǎo)致作業(yè)時(shí)間較長(zhǎng)，且存在較多不安全因素（特別需要登高作業(yè)時(shí)，可能存在高墜或由于體力原因誤碰帶電設(shè)備）。運(yùn)維人員因?yàn)楣ぷ鲿r(shí)間較長(zhǎng)，出現(xiàn)了疲憊及精力無(wú)法集中等問(wèn)題，從而導(dǎo)致工作的危險(xiǎn)性，使人身及電網(wǎng)設(shè)備出現(xiàn)嚴(yán)重的安全隱患問(wèn)題。

2 工作環(huán)境

如圖1所示，為目前變電站內(nèi)最常見的10kV接地線，如圖所示，我們可以看出接地線夾是固定的，我們只能以一個(gè)方向進(jìn)行操作，這增加了倒閘操作的困難性。

圖1 常用接地線

針對(duì)這一問(wèn)題，本課題設(shè)計(jì)出了一款改良型的接地線，目的就是為了能夠利用電動(dòng)機(jī)，適應(yīng)操作桿長(zhǎng)度及配套接口裝置，自動(dòng)將接地棒旋緊，從而保證接地可靠性。

3 方案設(shè)計(jì)

如圖2所示，改進(jìn)型接地線通過(guò)適應(yīng)絕緣操作桿配套接口的電動(dòng)便攜式緊固裝置（圖3），在絕緣桿末端由鋰電式電動(dòng)緊固裝置為鎖緊線夾提供旋轉(zhuǎn)動(dòng)力（絕緣桿內(nèi)傳動(dòng)為絕緣材質(zhì)），線夾部分為適應(yīng)變電站導(dǎo)線不同規(guī)格，利用可變角度傳動(dòng)軸（圖4）連接活動(dòng)/固定線夾頭，適應(yīng)變電站不同導(dǎo)線外形，從而實(shí)現(xiàn)接地線的快速裝拆。

圖2 改進(jìn)型接地線

圖3 便攜式緊固裝置

圖4 可變角度傳動(dòng)軸

便攜式緊固裝置的原理如圖3。圖中2、3為緊固裝置的軸承部分，圖中1為接地線絕緣桿部分，4是用于絕緣桿末端連接電動(dòng)緊固裝置的部分，完成絕緣桿內(nèi)的動(dòng)力傳遞。

本次設(shè)計(jì)，需考慮多方面，不僅需考慮材料的實(shí)用型，還需考慮成本性，因此設(shè)計(jì)一種改良型接地線裝置，以替代傳統(tǒng)式的接地線，利用電動(dòng)機(jī)提供動(dòng)力，將電動(dòng)裝置固定于操作桿底部握柄部分，增大力矩，所設(shè)計(jì)的電動(dòng)機(jī)，質(zhì)量應(yīng)小于5KG，應(yīng)為便攜性設(shè)備，下面對(duì)組成元件進(jìn)行分析。

（1）電動(dòng)機(jī)

本次采用的電動(dòng)工具，采用無(wú)刷直流電機(jī)，它不僅擁有了交流電動(dòng)機(jī)所擁有的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)，它還擁有著直流電動(dòng)機(jī)所擁有的優(yōu)點(diǎn)，它不會(huì)產(chǎn)生任何勵(lì)磁損耗，因此，無(wú)刷直流電機(jī)在現(xiàn)代化工業(yè)生產(chǎn)等其他相關(guān)領(lǐng)域上，占據(jù)牢固的地位，也取得了非常廣泛的應(yīng)用。接地線快速拆裝電動(dòng)裝置，主要就是對(duì)這種小型無(wú)刷直流電機(jī)的一種應(yīng)用，它具有較長(zhǎng)的使用周期，在作業(yè)人員操作過(guò)程中也不會(huì)出現(xiàn)較大的損壞，運(yùn)行維護(hù)成本相對(duì)較低。

（2）電池

接地線快速裝拆裝置，我們選擇的是充電式鋰電池作為能量供給［2］，使用充電式鋁電池，可以做到隨時(shí)隨地進(jìn)行快速供電，充電式鋁電池可以達(dá)到一個(gè)相對(duì)較大的能量密度，并且其使用周期次數(shù)可以達(dá)到1000次以上，將鋰電池三節(jié)串聯(lián)在一起使用，根據(jù)計(jì)算分析可以帶動(dòng)電動(dòng)機(jī)連續(xù)工作至少一個(gè)h以上的時(shí)間，從而縮短了作業(yè)時(shí)間。

（3）便攜式緊固裝置

采用可手動(dòng)調(diào)節(jié)松緊度的調(diào)節(jié)式套箍緊固圈進(jìn)行緊固，可以最大程度的將接地棒牢牢固定在電動(dòng)機(jī)上，并且我們可以根據(jù)實(shí)際情況，通過(guò)觀察棒的變形程度去進(jìn)行手動(dòng)調(diào)整其松緊度。其具有快速操作性，其每次的平均操作時(shí)間為4.5s，并且其不依靠借助任何其他輔助設(shè)備的幫助，在運(yùn)維人員佩戴上絕緣手套后，其仍能便捷式操作，并且其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，能夠滿足絕緣操作桿緊固的效果。

（4）可變角度傳動(dòng)軸

變電站內(nèi)設(shè)備并非一成不變，也并非所有的設(shè)備導(dǎo)線都是按照同一個(gè)方向進(jìn)行排位，因此，為了能夠適應(yīng)變電站內(nèi)不同導(dǎo)線的外形，需要設(shè)計(jì)一款能夠使接地線頭進(jìn)行變相的裝置［3］，因此，將可變角度傳動(dòng)軸安裝于絕緣桿及接地線頭之間，運(yùn)維人員可以根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)需求，將傳動(dòng)軸進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，保證接地線夾頭能夠跟著旋轉(zhuǎn)，可變角度為360度均可旋轉(zhuǎn)。從而有效的滿足的不同作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的需求，保證在不同導(dǎo)線外形下，仍然能夠起到快速裝拆接地線的效果。

4 接地線快速裝拆自動(dòng)裝置的特點(diǎn)

研究接地線快速裝拆裝置，目的就是為了能夠緩解運(yùn)維操作人員在戴著絕緣手套的前提下，對(duì)絕緣操作桿進(jìn)行快速交替旋轉(zhuǎn)以達(dá)到接地線緊固或者接地線松解的效果，對(duì)電動(dòng)裝置進(jìn)行應(yīng)用時(shí)，相關(guān)操作可以使操作人員解放雙手，直接使用相關(guān)電動(dòng)工具來(lái)完成這一裝拆過(guò)程。根據(jù)以往的操作過(guò)程分析，旋轉(zhuǎn)接地線，平均操作時(shí)長(zhǎng)為2min，而電動(dòng)工具僅僅需要4.5s，這將效率提高了26倍不止，使得工作效率得到了巨大的提升，并且電動(dòng)裝置的啟動(dòng)，也需滿足作業(yè)人員穿戴上絕緣手套后，并不影響。

在電動(dòng)裝置和操作桿底部可以采用便攜式緊固裝置進(jìn)行緊固，其中兩者接觸部分主要是橡膠與橡膠之間的摩擦接觸，因此不會(huì)對(duì)操作桿或者接地線的外觀產(chǎn)生任何的破壞或者改變，同時(shí)也不會(huì)影響操作桿的安全絕緣性能，保證了安全性，因此操作者不需要考慮摩擦性較小，從而導(dǎo)致接地線無(wú)法卡緊牢固問(wèn)題，當(dāng)啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)后，電動(dòng)裝置保持合適的轉(zhuǎn)速，電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的沖擊力會(huì)得到有效的減少，并且它能夠保證接地桿頂部的接地線夾頭，旋轉(zhuǎn)的更加順暢。

當(dāng)我們絕緣桿的接地線夾頭夾緊導(dǎo)線之后，直流電動(dòng)機(jī)的脫扣裝置能夠使得無(wú)刷電機(jī)自行空轉(zhuǎn)，這樣做的目的就是為電動(dòng)機(jī)和接地線夾頭起到一個(gè)保護(hù)的作用，電動(dòng)機(jī)的電動(dòng)部分，可利用充電式鋰電池作為其主要供電電源，這樣供電的方式下，就能夠使我們的電源提供變得更加具有便捷性。

5 接地線快速裝拆工具的使用方法

在我們使用接地線快速裝拆工具時(shí)，首先我們應(yīng)該先保證其有充分的供電電源，其次，我們需要按下相應(yīng)的操作按鈕，然后根據(jù)其輸出的轉(zhuǎn)速及扭矩，及時(shí)調(diào)整電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，當(dāng)電動(dòng)機(jī)處于低速甚至怠速的情況下，能夠避免接觸出現(xiàn)滑脫等危害安全性問(wèn)題。操作按鈕需具有電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)功能，當(dāng)收緊接地線之后，操作桿會(huì)自動(dòng)閉鎖無(wú)法轉(zhuǎn)動(dòng)，在操作的時(shí)候，電動(dòng)機(jī)輸出的扭矩為8.9N.m左右，且擁有電流過(guò)流保護(hù)功能，當(dāng)電流過(guò)大時(shí)，可以使電源得到有效的隔離。當(dāng)電動(dòng)機(jī)的電源充滿電后，能夠確保電動(dòng)機(jī)至少連續(xù)工作超過(guò)一h，這樣就可以盡可能滿足大型復(fù)雜倒閘操作的要求［4］。

6 接地線快速裝拆電動(dòng)裝置的優(yōu)勢(shì)

我們利用退役電氣設(shè)備進(jìn)行了多次模擬試驗(yàn)，傳統(tǒng)的裝拆平均時(shí)間差不多是11min，而利用電動(dòng)操作工具，裝加拆的平均時(shí)間僅僅只需4min的時(shí)間，我們假設(shè)每個(gè)站每年度大概需要進(jìn)行20次裝拆地線操作，這樣一年下來(lái)平均一個(gè)站每次能節(jié)省7min，一年節(jié)約1400min。

7 接地線快速裝拆電動(dòng)裝置的保養(yǎng)舉措

我們所應(yīng)用的鋰電池，其每次充滿電能連續(xù)運(yùn)行時(shí)間超過(guò)1h，壽命達(dá)到1000次左右。由于電動(dòng)裝置的作業(yè)運(yùn)行過(guò)程中，因時(shí)間或者設(shè)備老化等問(wèn)題，難免會(huì)出現(xiàn)卡澀現(xiàn)象，此時(shí)就會(huì)導(dǎo)致潤(rùn)滑效果下降，從而影響到電動(dòng)機(jī)正常的正反轉(zhuǎn)，因此，需要定期對(duì)電動(dòng)裝置零部件加注機(jī)油，保證其能夠正常運(yùn)轉(zhuǎn)，并且此裝置需要放置于陰涼通風(fēng)處。

8 結(jié)束語(yǔ)

本文設(shè)計(jì)基于變電站接地線快速裝拆置的研制，采用電動(dòng)機(jī)作為動(dòng)力源，整體重量控制在5KG以下，提升停電設(shè)備接地導(dǎo)線安裝的成功率，使運(yùn)維人員節(jié)約操作時(shí)間及緩解工作人員壓力。有效的提高了現(xiàn)場(chǎng)工作的安全性，且其維護(hù)方法十分簡(jiǎn)單，具有非常良好的使用價(jià)值。此裝置作為便攜式工作，無(wú)需每個(gè)站都配備，只需隨車配備，從而提高作業(yè)效率。有效的保證了電網(wǎng)的安全。對(duì)建設(shè)智能電網(wǎng)，有著強(qiáng)有力的意義。