多用途便攜式組合接地線裝置

董繼明 詹宇 / 國網(wǎng)浙江省電力公司紹興供電公司

多用途便攜式組合接地線裝置

董繼明 詹宇 / 國網(wǎng)浙江省電力公司紹興供電公司

針對配網(wǎng)搶修攜帶接地線數(shù)量多、質(zhì)量大，以及接地線無完善防小電流保護(hù)等問題，利用短路線匯流和單片機(jī)編程，研制出一套多用途便攜式組合接地線裝置，經(jīng)過專業(yè)部門鑒定和現(xiàn)場試用，該接地線裝置能廣泛應(yīng)用于低壓和中壓接地，并有防小電流聲光報(bào)警功能，解決了搶修人員的需求，提高了工作效率，減少了工器具準(zhǔn)備和作業(yè)時(shí)間，提高了配網(wǎng)可靠性，并取得了一定的經(jīng)濟(jì)效益。

接地線；組合式；防小電流保護(hù)

0 引言

在配電網(wǎng)搶修和故障處理時(shí)，絕大部分為停電作業(yè)，必須裝設(shè)接地線?！秶译娋W(wǎng)公司電力安全工作規(guī)程（配電部分）》中4.4.1條明確規(guī)定，“當(dāng)驗(yàn)明確已無電壓后，應(yīng)立即將檢修的高壓配電線路和設(shè)備接地并三相短路，工作地段各端和工作地段內(nèi)有可能反送電的各分支線都應(yīng)接地?！盵1]因?yàn)殡娏€路制式和電壓等級、系統(tǒng)容量不同，接地點(diǎn)和位置等實(shí)際情況，在現(xiàn)場情況未知時(shí)，搶修人員需要配備多套不同的接地線，來應(yīng)對可能面對的各種形式、規(guī)格不一的線路，從而保證人身、電網(wǎng)和設(shè)備安全，特別在進(jìn)行緊急搶險(xiǎn)時(shí)，現(xiàn)場踏勘現(xiàn)場操作，必須帶齊所有接地線，否則因不符合要求而延誤搶修會導(dǎo)致用戶停電時(shí)間延長，將造成更多的停電損失。又因?yàn)閾屝捃嚭髠湎湫枰鋫涓鞣N安全工器具和開關(guān)、跌落等材料，后備箱空間有限。所以，搶修人員在接地線攜帶的數(shù)量和質(zhì)量上負(fù)擔(dān)較大，有減少接地線數(shù)量和質(zhì)量的需求。

當(dāng)前的接地線還有一點(diǎn)不足，即無完善的防小電流安全措施?！秶译娋W(wǎng)公司電力安全工作規(guī)程（配電部分）》中4.4.13條明確規(guī)定，“成套接地線應(yīng)用有透明護(hù)套的多股軟銅線和專用線夾組成，接地線截面積應(yīng)滿足裝設(shè)地點(diǎn)短路電流的要求，且高壓接地線的截面積不得小于25 mm2，低壓接地線和個(gè)人保安線的截面積不得小于16 mm2”[1]。其中透明護(hù)套是為了在一定范圍內(nèi)解決裝設(shè)接地線后的小電流問題，但仍未完全解決小電流安全隱患，故裝設(shè)接地線后作業(yè)人員還有提高安全防護(hù)的需求。

為解決以上搶修人員針對接地線的需求，有必要研制一種能將多種類型接地線整合，既能滿足各種線路類型和電壓等級要求，又能減輕搶修人員攜帶負(fù)擔(dān)，還有防小電流保護(hù)功能的配網(wǎng)現(xiàn)場用的多用途便攜式組合接地線。

1 原有接地線的問題

1.1 數(shù)量多，質(zhì)量大

在某轄區(qū)內(nèi)配網(wǎng)作業(yè)中，常用接地線見表1所示。

表1 配網(wǎng)搶修常用接地線

從表1中可以看出，目前配網(wǎng)作業(yè)中常用的接地線共7種，組件48個(gè)，總質(zhì)量達(dá)40.6 kg，在數(shù)量和質(zhì)量上對搶修人員確有較大壓力。

為進(jìn)一步了解目前搶修作業(yè)的安全工器具配備情況，對紹興市配電運(yùn)檢工區(qū)、柯橋分中心（站）、上虞市供電公司、諸暨市供電公司的搶修班日常配備情況進(jìn)行了調(diào)查統(tǒng)計(jì)，結(jié)果見表2。

表2 其他單位配網(wǎng)搶修常用接地線調(diào)查

從表2可以看出，四個(gè)地區(qū)的常用接地線都達(dá)到了6至7套，搶修人員也有減少或減輕接地線攜帶的強(qiáng)烈需求。

1.2 無完善的防小電流保護(hù)

1.2.1 生產(chǎn)原因

經(jīng)過驗(yàn)電，線路確無電壓后，才會裝設(shè)接地線。在裝設(shè)接地線的情況下接地短路線產(chǎn)生小電流的原因有：

（1）線路有殘壓；

（2）附近帶電線路感應(yīng)電；

（3）大地感應(yīng)電。

1.2.2 產(chǎn)生危害

根據(jù)人體通過電流大小及生理反應(yīng)的不同，將作用于人體的電流劃分為三級，感知電流、擺脫電流和室顫電流，電流大小詳見表3[2]。

擺脫電流指人在觸電后能夠自行擺脫帶電體的最大電流。當(dāng)觸電電流略大于擺脫電流時(shí)，人體中樞神經(jīng)麻痹及呼吸停止時(shí)，如能立即切斷電源，即可恢復(fù)呼吸并無不良影響。但人體擺脫電流的能力隨著觸電時(shí)間延長而減弱，如果不能及時(shí)擺脫，后果非常嚴(yán)重。

按照《國外人身安全電流專輯》[3]，擺脫電流值定為10 mA，對特殊作業(yè)規(guī)定為6 mA。

表3 觸電對人體傷害程度與電流大小的關(guān)系

1.2.3 保護(hù)方法

接地線功能是給線路接地，釋放多余電流，沒有主動切斷線路的功能，因此要做防小電流保護(hù)，需要依靠現(xiàn)場信息的采集報(bào)警告知作業(yè)人員。

目前配網(wǎng)已經(jīng)多種接地線在線監(jiān)測系統(tǒng)，但主要是監(jiān)控接地線的掛接狀態(tài)信息采集。文獻(xiàn)[4]通過注入三相對稱電壓進(jìn)行檢測，可判斷線路是否裝設(shè)接地線。文獻(xiàn)[5]將裝置附著在絕緣桿上，通過超聲波測距和攝像頭采集現(xiàn)場作業(yè)圖像給出狀態(tài)。變電站接地線在線監(jiān)測系統(tǒng)較為全面[6]，將電子身份牌和接地裝置連接，再利用接地線柜底部的位控開關(guān)，準(zhǔn)確得知接地線的狀態(tài)和位置。

本文需要采集接地引下線上流過的電流，只要采集流過接地釬處的電流，一旦電流超過擺脫電流，發(fā)出報(bào)警信號。

2 新接地線裝置

2.1 接地線功能

2.1.1 接地線各部分

目前所用接地線一般可分解為接地引下線、短路線、接線夾、絕緣操作桿、臨時(shí)接地體和接地座六個(gè)部分。其中對接地線和短路線合起來討論。

（1）接地線和短路線：配網(wǎng)中，常用的接地線和短路線截面均為25 mm2，故在截面上可以統(tǒng)一。不同電壓等級的接地線和短路線長度要求不一，詳見表4?？梢园l(fā)現(xiàn)：接地線長度因?yàn)楹蜅U子高度有關(guān)，電壓等級越高桿子越高，長度可定為35 kV的20 m；短路線長度因?yàn)榕c導(dǎo)線水平距離有關(guān)，也是電壓等級越高距離越大，長度主要是0.4 kV和其他電壓等級之間相差較大，所以在分析常用接地線后，可有所組合合并。為了滿足表1中所列情況，最基本僅需3根1.5 m、3根1.2 m的短路線即可。

表4 常用接地線和短路線尺寸

（2）接線夾：接線夾選用可脫卸式線夾，故不再展開討論，本文選用鴨嘴式線夾，若個(gè)別單位有特定的要求，可選用特定的線夾，再連接到短路線即可。

（3）絕緣操作桿：絕緣操作桿根據(jù)電壓等級的不同，在絕緣部分和握手部分有不同的要求，詳見表5。為了適用于0.4 ～35 kV的情況，選擇20 kV和35 kV的規(guī)格，即絕緣部分為900 mm，握手部分為600 mm。由搶修人員試用該操作桿在0.4 kV和10 kV線路上掛接線夾，并不造成操作不便。

表5 絕緣操作桿尺寸

（4）臨時(shí)接地體：臨時(shí)接地體外觀各異，但均采用冷拉圓鋼制成，基本結(jié)構(gòu)為T字形，也可統(tǒng)一。

（5）接地座：接地座采用合金鋁緊密壓鑄而成，采用螺栓固定，與臨時(shí)接地體配合使用。

2.1.2 短路線處多根組合

主體設(shè)計(jì)方案包括“短路線”和“匯流夾”的形狀、機(jī)械聯(lián)結(jié)、操作方式、材料等。初步設(shè)計(jì)圖見圖1。

匯流位置選擇在短路線處，組合方式選擇多根組合。組件包括：

（1）三相短路線（1.5 m）；

（2）兩相短路線；

（3）單相短路線；

（4）四接口活動匯流夾；

（5）接地引下線；

（6）絕緣操作桿；

（7）臨時(shí)接地體；

（8）接地座。

其中短路線、接地線和匯流夾示意圖如圖2所示。

圖1 初步設(shè)計(jì)圖

圖2 短路線、接地線和匯流夾示意圖

組裝步驟見表6所示。

因?yàn)槎搪肪€和匯流夾集中，與接線夾分離，因此匯流夾處電流未超載，發(fā)熱不嚴(yán)重。且機(jī)械強(qiáng)度也符合要求。

表6 組裝步驟

2.1.3 短路線組合改進(jìn)

在滿足基本要求的前提下，為了有較多的備用組合，增加現(xiàn)場使用的可靠性，最終確定單相1根，兩相1根和三相2根（分別為1.2 m和1.5 m）的短路線，最終實(shí)現(xiàn)三相、四相、五相和六相4種方式，2種備用方式和4種擴(kuò)展方式，詳見圖3。

圖3 短路線組合方式

2.1.4 匯流夾

匯流夾包括活動匯流夾、防松旋鈕、壓緊旋鈕、線鼻、接線夾，隔板兩側(cè)各設(shè)置兩個(gè)線鼻，匯流夾其中一端的兩個(gè)線鼻與各自的三個(gè)接線夾連接，匯流夾剖面示意圖，如圖4所示。

圖4 匯流夾剖面圖

使用時(shí)，線鼻插入活動匯流夾中，旋轉(zhuǎn)壓緊旋鈕，使電線頭插入線鼻孔中，再旋緊防松旋鈕，完成匯流裝配。不需要匯流時(shí)，只要旋松防松旋鈕和壓緊旋鈕，拔出線鼻即可。

2.2 防小電流保護(hù)功能

小電流保護(hù)以聲光報(bào)警的形式表現(xiàn)，其處理器本質(zhì)是電流（電壓）監(jiān)測器，當(dāng)監(jiān)測到電流超標(biāo)時(shí)，發(fā)生報(bào)警，提醒周圍人員接地線有電。在研究小電流保護(hù)報(bào)警功能時(shí)，選用單片機(jī)作為處理器模塊，ICL7665ACSA作為芯片。

采用CMOS電路，裝置電源采用CR2032鋰電池，并加入了全回路自檢功能。芯片的工作電路圖見圖5，焊接圖見圖6。整機(jī)尺寸（寬×長×厚）45×55×22 mm3。為了檢查單片機(jī)的整體工作性能，進(jìn)行10次模擬試驗(yàn)，測試結(jié)果輸出信號正確率為100%。

圖5 工作電路圖

圖6 焊接圖

小電流保護(hù)報(bào)警裝置安裝在接地接地釬下方位置，為了便于拆卸，設(shè)計(jì)了可更換的卡式基座。其中卡式基座適合直徑16 mm的接地釬，并且裝置的位置可以根據(jù)實(shí)際現(xiàn)場情況任意調(diào)節(jié)。卡式基座設(shè)計(jì)，如圖7所示。

圖7 卡式基座實(shí)物圖

2.3 整體組裝樣件

設(shè)計(jì)成型的整套多用途便攜式組合接地線實(shí)物圖見圖8，匯流夾實(shí)物放大圖見圖9，報(bào)警裝置實(shí)物圖見圖10。

圖8 主體實(shí)物圖

圖9 匯流夾實(shí)物圖

圖10 小電流保護(hù)報(bào)警裝置實(shí)物圖

該樣品整體組裝后經(jīng)過蘇州電器科學(xué)研究院股份有限公司檢測，所測項(xiàng)目符合DL/T879-2004《帶電作業(yè)用便攜式接地和接地短路裝置》[7]標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定要求。

3 應(yīng)用效果

通過現(xiàn)場使用，該接地線裝置質(zhì)量合格，能廣泛應(yīng)用于配網(wǎng)搶修和檢修工作，且當(dāng)接地引下線存在小電流時(shí)，安裝于接地釬上的聲光報(bào)警裝置發(fā)出聲光報(bào)警信號，提醒周邊作業(yè)人員停止作業(yè)，以免發(fā)生觸電事故，提高人身安全保障。

3.1 配備對照

表7是目前搶修常用接地工具配備對照清單，工器具配備減少了4 300元/套，可以說明研制的多用途便攜式組合接地線裝置在使用前后的實(shí)際效益非常明顯的。

表7 配備對照清單

3.2 直接效果

通過在袍江搶修班、運(yùn)檢一班和江濱供電所分別進(jìn)行的現(xiàn)場應(yīng)急處置對比試驗(yàn)，其功能實(shí)現(xiàn)效果較好，小電流保護(hù)功能顯著，提高了安全保障；另外，多用途便攜式組合接地線裝置從7套工器具簡化成1套工器具，48個(gè)組件減少到10個(gè)組件，質(zhì)量從40.6 kg減少到7.2 2 kg，并可基本實(shí)現(xiàn)4種組合方式，最多實(shí)現(xiàn)10種組合方式，從數(shù)量、質(zhì)量上大大減少了作業(yè)人員的負(fù)擔(dān)。

3.3 間接效果

（1）節(jié)省操作時(shí)間。根據(jù)搶修班、運(yùn)檢一班和江濱供電所的試驗(yàn)和統(tǒng)計(jì)，作業(yè)安措落實(shí)時(shí)間由原來的20 min減少至12 min（主要節(jié)省在工器具準(zhǔn)備和外觀檢查時(shí)間上），詳見表8。

表8 作業(yè)時(shí)間

（2）提高安全性。聲光報(bào)警裝置配套使用，可以實(shí)時(shí)反映接地線處的穿過電流情況，一旦有可能影響人身安全的電流，有聲光報(bào)警，對保護(hù)作業(yè)人員人身安全有很大的現(xiàn)實(shí)意義。

（3）提高可靠性和經(jīng)濟(jì)性。一方面，節(jié)省器具配置費(fèi)用，每套設(shè)備可節(jié)省4 300元，按每班4套，每單位5個(gè)生產(chǎn)班組計(jì)算，年度安全措施計(jì)劃可節(jié)省成本8.6萬元。另一方面，每起搶修作業(yè)準(zhǔn)備時(shí)間縮短8 min，按每年1183次搶修和1677次配電檢修作業(yè)（2014年和2015年統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)得到），全年可縮短停電時(shí)間381.3 h，多送電量139.49×104kW·h-1，按目前浙江省的第一階梯峰時(shí)電費(fèi)0.568元/ kW·h-1，全年共可減少電費(fèi)損失79.23萬元。

4 結(jié)語

本文從搶修工作工器具攜帶需求入手，分析當(dāng)前接地線存在的問題，并提出解決方案，通過有效實(shí)施和效果檢查，最終實(shí)現(xiàn)了目標(biāo)。研制的多用途便攜式組合接地線裝置能有效實(shí)現(xiàn)低壓和中壓多種線路類型的接地功能，且有防小電流保護(hù)報(bào)警功能，大大減輕了搶修人員在工器具攜帶上的數(shù)量和質(zhì)量負(fù)擔(dān)，提高了工作效率，增強(qiáng)了個(gè)人保護(hù)，還提高了配網(wǎng)供電可靠性和經(jīng)濟(jì)性，創(chuàng)造了社會價(jià)值和經(jīng)濟(jì)價(jià)值。

但該接地線尚無定位功能，接下來將結(jié)合“互聯(lián)網(wǎng)+”技術(shù)，研究帶定位功能、可實(shí)時(shí)反饋現(xiàn)場信息的多用途接地線。

[1]國家電網(wǎng)公司.電力安全工作規(guī)程（配電部分）（試行）[M].北京：中國電力出版社，2014.

[2]國家電網(wǎng)公司.電力安全生產(chǎn)及防護(hù)[M].北京：中國電力出版社，2010.

[3]中國科學(xué)技術(shù)情報(bào)研究所重慶分所.國外人身安全電流專輯[M].重慶：科學(xué)技術(shù)文獻(xiàn)出版社重慶分社，1980.

[4]程樂峰，余濤. 基于三相對稱電壓注入法的配電網(wǎng)接地線檢測技術(shù)[J]. 電力自動化設(shè)備，2017，37（3）：19-25.

[5]劉家軍，繆俊，姚李孝，等. 電力檢修作業(yè)掛接地線可視化監(jiān)測裝置[J]. 電力自動化設(shè)備，2010，30（7）：134-140.

[6]王海歐，林凌. 變電站接地線在線監(jiān)測系統(tǒng)的研究與開發(fā)[J]. 浙江電力，2015，（6）：24-27.

[7]全國帶電作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會.DL/T 879-2004 帶電作業(yè)用便攜式接地和接地短路裝置[S].北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2004.

Development of multi-purpose portable combined-type ground wire

Dong Jiming，Zhan Yü
（State Grid Shaoxing Power Company）

According to the defect of distribution network ground wire such as large number and heavy weight, and short of small current protection, used short-circuit wire junction and microcontroller programming, developed a set of multi-purpose portable combined-type ground wire, can be widely used in low voltage and medium voltage grounding, with a sound and light alarm to small current, meet the requirements of emergency workers, improve the efficiency, reduce the instruments preparation and operation time, improve the distribution network reliability, and obtain a certain economic benefits.

ground wire; combined-type; small current protection