陳 冉,陳繼祥

江蘇省電力公司東海縣供電公司,江蘇 連云港 222000

0 引言

隨著城市建設(shè)的迅速發(fā)展,電力用戶對供電的要求由可供電向供電的可靠性轉(zhuǎn)變,為了減少停電時間甚至不停電,各地供電公司加快了10 kV配電網(wǎng)帶電作業(yè)的開展與推廣[1]。目前,帶電作業(yè)主要采用絕緣手套作業(yè)法和絕緣桿作業(yè)法,其中絕緣桿作業(yè)法對帶電作業(yè)裝備和人員技能水平要求比較高,絕緣器具的性能直接影響作業(yè)效率和質(zhì)量。為了提高作業(yè)效率和質(zhì)量,有必要研究更為理想的引流線搭接工具?；诖?本文從不停電作業(yè)專業(yè)性和安全保障特點出發(fā),研發(fā)了一種帶電作業(yè)用的新型引流系統(tǒng),能夠?qū)崿F(xiàn)遠距離絕緣桿間接操作,以及全絕緣防弧和電流實時無線傳輸和接收等功能,可促進電力行業(yè)的發(fā)展[2]。

1 傳統(tǒng)引流線帶電搭接

1.1 搭接步驟

絕緣引流線是屬于國家電網(wǎng)公司第二、三類配網(wǎng)帶電作業(yè)經(jīng)常用到的輔助絕緣類工具,用于更換電路中損壞設(shè)備或分支線路投運等項目中臨時建立旁路[3]。傳統(tǒng)使用的引流線在作業(yè)時至少需要2名電工配合操作,作業(yè)前要先進行施工現(xiàn)場勘查、旁路分流值范圍確認、設(shè)備負載是否退出檢查等。絕緣引流線安裝作業(yè)時,1號和2號電工佩戴絕緣手套,通過傳統(tǒng)的工具先把絕緣引流線的一端固定在需要旁路的設(shè)備首段,再將引流線的另一端頭固定在需要的旁路。

1.2 傳統(tǒng)引流線帶電搭接弊端

傳統(tǒng)引流線從帶電施工開始就一直被沿用,但隨著我國電網(wǎng)布局的擴大和各類設(shè)備的更新,這種傳統(tǒng)的引流線缺陷就慢慢顯露出來,主要的體現(xiàn)在以下幾個方面[4]。

蹬桿作業(yè)時需要大概30 s,會消耗大量的體力,對體力是極大的考驗。長時間作業(yè)會導(dǎo)致電工雙腿顫抖,所以在整個操作作業(yè)過程中要時刻保持精神高度集中[5]。搭接結(jié)束后還需要30 s從電桿下來。正常作業(yè)時2個熟練的電工搭接1根引流線大概需要15 min(見表1)。

表1 傳統(tǒng)引流線搭接操作分步用時 單位:min

傳統(tǒng)引流線2個接線端口為非絕緣設(shè)計,連接安裝后需要進行二次絕緣防護,存在安裝工序繁瑣、作業(yè)量大、用時長的情況。在進行長線路、空載帶電電纜搭接工作中,設(shè)備固有的電容電流必須采取相應(yīng)的防電弧裝備才能保證作業(yè)人員人身安全。常規(guī)絕緣引流線因為不具備一定的防電弧功能,此類裝備的適用性、安全性存在不足(見圖1)。

圖1 傳統(tǒng)引流線接觸端口裸露

2 新型絕緣引流線帶電搭接工具設(shè)計

針對傳統(tǒng)引流線帶電搭接存在的不足,本文根據(jù)現(xiàn)場的調(diào)研和實操經(jīng)驗,主要從提高作業(yè)效率、人員安全系數(shù)、進一步實現(xiàn)測量智能化3個方面入手研制新引流線搭接工具。具體要求包括滿足《電力安全工作規(guī)程(配電部分)》要求的安全性,符合10 kV帶電作業(yè)要求[6]。

新引流線搭接工具把絕緣引流線搭接電線的接觸部分模塊化,能適應(yīng)所有規(guī)格的電纜截面,實現(xiàn)接觸面95%以上,同時通過絕緣桿及管中管設(shè)計實現(xiàn)了地電位作業(yè)應(yīng)用,操作靈活,搭接省時省力效率高。其具備一定的防電弧能力,分流絕緣線及連接夾具完全封閉于絕緣材料做成的絕緣罩內(nèi),達到了與外界絕緣隔離防電弧效果;通過絕緣化設(shè)計優(yōu)化了以往需要二次絕緣防護的操作模式,大大提高了操作人員作業(yè)的安全系數(shù)。

2.1 新型活塞式絕緣型線夾

在傳統(tǒng)的引流線夾作業(yè)時,會在準(zhǔn)備電纜規(guī)格上花費很大工夫,尤其是兩端裸露的端口,會給作業(yè)人員帶來安全威脅,基于此,研制了新型活塞式絕緣線夾。

新型活塞式線夾設(shè)計如下:上模蓋固定連接于絕緣支架頂部,上模芯設(shè)置于上模蓋的安裝槽內(nèi);絲杠螺母固定連接于絕緣支架底部,引流線端部連接于絲杠螺母,外桿螺紋連接于絲杠螺母;內(nèi)置桿外側(cè)設(shè)置有瞬間釋放彈簧,瞬間釋放彈簧上端固定,瞬間釋放彈簧下端與外桿的階梯面接觸;下模芯設(shè)置于下模蓋內(nèi)的安裝槽中,引流線感應(yīng)器套設(shè)在引流線上,用于監(jiān)測引流線電流值;操作人員進行操作時,在瞬間釋放彈簧的作用下,上模芯和下模芯合并,安全迅速地夾持住輸電線纜,完成引流線一端的固定;需要解除引流線時,向下拉動內(nèi)置桿即可松開輸電線纜。

設(shè)計中采用上下模芯組合式設(shè)計,節(jié)省了在每次作業(yè)前更換模芯的時間,該裝置適應(yīng)各種作業(yè)環(huán)境,可以更便捷地應(yīng)用于不同規(guī)格的電纜型號,減少了人工的投入,提高了作業(yè)效率,再加上絕緣支架和絲桿螺母的結(jié)合以及伸縮式設(shè)計,有效解決了作業(yè)高度的難題,降低了作業(yè)人員在作業(yè)過程中的難度系數(shù)。此外,一體化設(shè)計使作業(yè)工具變得更加輕便靈敏,進行引流線的接搭時,沒有太過于繁瑣的操作,不僅提高安全系數(shù),也縮短了在整個作業(yè)過程中的時間,進而達到了不間斷作業(yè)的效果。

2.2 絕緣防電弧罩殼

當(dāng)操作人員掛線時,為避免操作人員直接和新型絕緣引流線裝置接觸,在新型絕緣引流線裝置外加裝防護罩(見圖2),保證了操作人員的安全[7]。防護罩有滅弧功能,當(dāng)新型絕緣引流線裝置掛在輕負荷導(dǎo)線時,會產(chǎn)生較大電弧,對操作人員有危害,防護罩可以擋住電弧,避免人員傷亡。

圖2 絕緣防電弧罩殼

絕緣防電弧罩殼設(shè)計主體用于短接2根平行電纜,在金屬固定夾上緣和線纜貼合固定后,再旋轉(zhuǎn)握把帶動滑動螺紋軸桿旋轉(zhuǎn),實現(xiàn)頂升或下降金屬固定夾下緣,從而能夠夾緊和松開線纜,更加便捷安全。其中內(nèi)嵌是可拆卸的,針對不同線纜的線徑更換不同內(nèi)嵌,內(nèi)嵌滑動卡在固定夾上下緣上,可以靈活運用到實際項目中。

新型絕緣引流線采用絕緣桿間接帶電安裝,其中絕緣防電弧罩殼是利用良好的空氣絕緣;張力彈簧和絕緣罩實現(xiàn)小電流消弧和防電弧傷害;再結(jié)合電流檢測藍牙無線傳輸實現(xiàn)作業(yè)全過程的電流檢測和語音告知,實現(xiàn)地面工作負責(zé)人實時智能化檢測設(shè)備運行電流狀態(tài),滿足現(xiàn)場作業(yè)規(guī)范管控要求。

2.3 新型絕緣引流線掛載測量盒

新型絕緣引流線掛載測量盒打破了傳統(tǒng)方式,測量過程更加智能化:根據(jù)STM32控制輸出的電流數(shù)據(jù)、間隔控制準(zhǔn)確性進行驗證,通過藍牙傳輸可以在地面控制測量間隔時間,自動接收檢測電流數(shù)據(jù),再對比正常電流值域進行判斷,超過時則會報警提醒,防止電流過大造成不可挽回的損失。通過STM32的控制采樣自動處理數(shù)據(jù),并最后顯示在手機app中,減少了人力的投入,縮短了作業(yè)時間,在很大程度上降低了風(fēng)險系數(shù),整體的設(shè)計思路更具有創(chuàng)新性和智能化,契合絕緣引流線帶電搭接作業(yè)。

3 新型絕緣引流線搭接工具的應(yīng)用

新型絕緣引流線正式使用前需要經(jīng)過嚴(yán)謹?shù)臏y試試驗,并且通過多次試驗符合作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)后再投入使用[8]。測試過程如下。

首先,根據(jù)操作現(xiàn)場電纜型號,確定引流線開合式端口,保證引線工作狀態(tài)的整體絕緣電線的接觸部分模塊化,在做到絕緣性強的同時,也要考慮到作業(yè)人員對引流線搭接的便捷性。其次,當(dāng)用手轉(zhuǎn)動手持桿時,絲杠做上升運動,帶動下模蓋向上運動,上模蓋上模芯掛在去皮的裸導(dǎo)線上,靜止不動,上模蓋和下模蓋慢慢合并,直到上模芯和下模芯夾緊裸導(dǎo)線為止。最后,電流互感器套在引流線上,當(dāng)引流線存在電流時,電流互感器二次側(cè)回路產(chǎn)生二次電流,輸入到電流測量模塊獲取當(dāng)前電壓值,主控模塊將電壓值轉(zhuǎn)化成對應(yīng)的電流值,隨后通過藍牙模塊和電源電路將電流值顯示出來和通過藍牙傳輸?shù)绞謾Capp上,電源電路用于給整個系統(tǒng)穩(wěn)壓供電,如圖3所示。

圖3 新型絕緣引流線掛載測量盒流程圖

經(jīng)過上述測試后發(fā)現(xiàn),新型絕緣引流線掛載盒不僅減少了作業(yè)工器具的數(shù)量,省去原來的登桿裝備、U型螺栓、引流線固定器等工具,實現(xiàn)了實時性檢測智能化,而且桿上作業(yè)人員由原來的2人改為1人,縮短了作業(yè)測量電流的時間,實現(xiàn)了真正意義上的智能化電流檢測,提高了作業(yè)效率。

首先,新型活塞式線夾的箱體部分帶有上下模芯,電工可根據(jù)施工現(xiàn)場導(dǎo)線截面,進行更換模芯即可作業(yè),實現(xiàn)了快速作業(yè),更好地保證了裸導(dǎo)線和模具的接觸面積和連接處的載流能力,再加上上下絕緣罩的安全包裹,使得整個作業(yè)過程效率提高。其次,滅弧絕緣罩隨后將上下絕緣罩合攏,達到了整體結(jié)構(gòu)的絕緣效果,此過程操作簡單易上手,節(jié)省了作業(yè)時間[7]。最后,安裝掛載測量盒,作業(yè)人員可以通過手機app控制,例如設(shè)置檢測時間每次間隔60 s,此時計時器開始計時,在60 s后可在app頁面看到測量引流線中電流值的大小,如圖4所示。

圖4 引流線電流檢測助手平臺

可以在頁面提前設(shè)置安全電流閾值,超過閾值則會報警,整個作業(yè)流程得到了簡化。在新型引流線帶電搭接過程中,2名作業(yè)人員使用這套新型引流線可在10 min內(nèi)完成搭接[8]。

4 結(jié)束語

在處理常見的10 kV配電線路帶電作業(yè)維修時,為了達到時效與安全并重,需要創(chuàng)新引流線帶電搭接工具的設(shè)計。作業(yè)工具的先進性直接影響著整個項目的周期,通過對傳統(tǒng)引流線改良與創(chuàng)新,本文提出并設(shè)計了創(chuàng)新型滅弧絕緣罩,提高了作業(yè)安全系數(shù);活塞式絕緣線夾操作桿可以伸縮式設(shè)計,節(jié)省了作業(yè)爬桿時間,其中為了實現(xiàn)電流檢測的智能化,設(shè)計了基于STM32的掛載測量盒,實現(xiàn)了作業(yè)設(shè)備的輕便化和作業(yè)過程的高效化。