一種10kV新型絕緣擋板的研制與應(yīng)用

梁鵬杰

（廣東電網(wǎng)有限責(zé)任公司茂名供電局）

1 問題分析

目前變電站內(nèi)10kV開關(guān)柜需要在線路側(cè)工作時(shí)，基于供電可靠性的要求，10kV線路能夠轉(zhuǎn)供電的情況下，原則上必須轉(zhuǎn)供電。為保證停電范圍影響最小，往往會(huì)轉(zhuǎn)供至變電站外10kV線路的第一基桿塔的靜觸頭。而目前電力安全工作規(guī)程中要求，工作地點(diǎn)的保護(hù)范圍必須圍蔽，站內(nèi)10kV開關(guān)柜靠母線側(cè)原則上合B0地刀，而靠線路側(cè)有兩個(gè)接地點(diǎn)可以選擇，一是10kV開關(guān)柜線路側(cè)刀閘與電纜頭連接處；二是10kV站外第一基塔動(dòng)觸頭（靜觸頭帶電）。由于在線路側(cè)工作時(shí)可能會(huì)需要拆裝電纜頭，因此在站內(nèi)接地?zé)o法實(shí)現(xiàn)工作地點(diǎn)的圍蔽，因此接地點(diǎn)往往會(huì)選擇在站外，而站外線路同塔多回建設(shè)，同時(shí)靜觸頭帶電，人員上塔掛接地線存在人身觸電以及帶負(fù)荷掛接地惡性誤操作等風(fēng)險(xiǎn)，因此，如何在線路轉(zhuǎn)供電情況下完成工作地點(diǎn)的安全圍蔽，成為一個(gè)值得研究的問題。

2 可行性分析

結(jié)合絕緣擋板的使用環(huán)境和安全工器具的設(shè)計(jì)要求，絕緣擋板的設(shè)計(jì)必須達(dá)到以下要求：

1）技術(shù)要求：絕緣工具的設(shè)計(jì)、制作和測(cè)試必須符合10kV帶電作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)；要有足夠的機(jī)械強(qiáng)度和抗腐蝕性；絕緣材料的絕緣電阻≥700MΩ。

2）外觀要求：表面處理工藝要符合安全工器具的要求。

3）功能要求：滿足《電力安全工作規(guī)程》要求的安全性，具備作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)操作靈活性和安裝方便性；適合帶電作業(yè)操作，提高作業(yè)效率，減少工具數(shù)量。

為了達(dá)到以上要求，在理論上對(duì)絕緣擋板的尺寸做出了約束。

1）10kV站外基塔的刀閘長度為260mm，寬度為33mm（刀閘動(dòng)觸頭），高度為263mm。結(jié)合以上數(shù)據(jù)，絕緣擋板的長度應(yīng)在100～500mm尺寸之間、寬度在20～200mm尺寸之間，厚度在3～20mm尺寸之間，總結(jié)如表1所示。

2）為了滿足絕緣擋板的絕緣性能，應(yīng)選擇電氣性能好、機(jī)械性能優(yōu)、重量輕、防水性高、耐老化和易加工的絕緣材料進(jìn)行制作。本小組從市面上技術(shù)較為成熟、應(yīng)用較為廣泛的絕緣物品中進(jìn)行選擇，主要有絕緣板材、絕緣管材、塑料薄膜、橡膠、絕緣繩等。經(jīng)調(diào)查后得知，以上絕緣物的成分多為環(huán)氧酚醛、聚氯乙烯、聚乙烯和聚丙乙烯，這些物質(zhì)都有各自的密度特性，如表2所示。

表2 絕緣材料的密度大小

結(jié)合表1和表2的數(shù)據(jù)，一塊新型絕緣擋板的重量在14.43g～3.6kg之間，由于絕緣擋板的材料已得到實(shí)際廣泛的應(yīng)用，因此，絕緣性能可得到保障。

綜上所述，從理論上制作出10kV站外第一基塔新型絕緣擋板是可行的。

3 提出方案

3.1 總體方案

根據(jù)實(shí)際場(chǎng)景的需求，決定將新型絕緣擋板的研制大致分為三個(gè)部分——固定部分、阻斷部分和鎖定部分。其中，固定部分是指新型的絕緣擋板可通過掛接或放置等方法牢固地放在基塔拉開的刀閘上，是本擋板主要的受力點(diǎn)；阻斷部分是指新型絕緣擋板中“阻止”基塔刀閘動(dòng)、靜觸頭接觸的部分，是本擋板的重要組成部分；鎖定部分是指新型絕緣擋板為保護(hù)阻斷部分穩(wěn)定可靠工作而存在的部分，是本擋板工作時(shí)的一個(gè)保障。

3.2 方案分解

結(jié)合市面上使用較為廣泛的絕緣擋板的案例，大致得出以下三種方案。

（1）方案一：三相一體式

在參考10kV開關(guān)柜配套的絕緣擋板后，本小組得出第一種方案——三相一體式絕緣擋板。該類型的新型絕緣擋板將每一相刀閘的固定部分、阻斷部分和鎖定部分組合在一起，使其以一整塊絕緣擋板的形式阻擋刀閘帶電部分和停電部分的接觸。其大致結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 三相一體式絕緣擋板示意圖

該方案的優(yōu)缺點(diǎn)如下：

優(yōu)點(diǎn)：三相一體式的絕緣擋板抗干擾能力較強(qiáng)，可靠性較高。

缺點(diǎn)：由于該絕緣擋板為三相一體式，因而該絕緣擋板的體積較大，重量較重，不能一人裝設(shè)（不包括監(jiān)護(hù)人）。此外，在裝飾三相一體式的絕緣擋板時(shí)，需要爬梯、安全帶、絕緣手套、絕緣鞋等工器具方可進(jìn)行裝設(shè)，裝設(shè)過程較為繁瑣。

（2）方案二：分相組合式

相比于方案一，方案二選擇了較為輕便的分相式，即在每一相分別裝設(shè)一個(gè)絕緣擋板。

該方案設(shè)計(jì)一種組合式的絕緣擋板，這種擋板由兩部分組合而成——一部分為固定、阻斷部分，另一部分為鎖定部分。這兩部分可設(shè)計(jì)為通用的形式，減少不必要的配套方案。其大致結(jié)構(gòu)如圖2所示（單塊板為例）。

圖2 分相組合式絕緣擋板示意圖

該方案的優(yōu)缺點(diǎn)如下：

優(yōu)點(diǎn)：分相組合式的絕緣擋板的抗干擾能力較強(qiáng)，可靠性較高，且體積和重量都比較小，較為輕便，可一人獨(dú)自操作（不包括監(jiān)護(hù)人）。此外，在裝設(shè)分相組合式絕緣擋板時(shí)，只需要絕緣桿、絕緣手套和絕緣鞋工器具便可進(jìn)行裝設(shè)，裝設(shè)過程較為方便。

缺點(diǎn)：由于該類擋板由兩部分組成，因此在管理上有一定的不便利性。

（3）方案三：分相一體式

在方案二的基礎(chǔ)上，本小組提出了一種分相一體式絕緣擋板的方案，即將方案二中的鎖定部分去除，僅用一個(gè)固定、阻斷部分去完成絕緣擋板的設(shè)計(jì)。

該方案的優(yōu)缺點(diǎn)如下：

優(yōu)點(diǎn)：分相一體式的絕緣擋板的體積和重量都比較小，較為輕便，可一人獨(dú)自操作（不包括監(jiān)護(hù)人）。此外，在裝設(shè)分相組合式絕緣擋板時(shí)，只需要絕緣桿、絕緣手套和絕緣鞋工器具便可進(jìn)行裝設(shè)，裝設(shè)過程較為方便。由于該類擋板為一體式，因此管理也較為方便。

缺點(diǎn)：分相一體式的絕緣擋板抗干擾能力一般，可靠性一般。

3.3 確定最佳方案

將以上三種方案的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行類比，如表3所示。

表3 各方案的優(yōu)缺點(diǎn)對(duì)比

由圖1和圖2對(duì)比以及表3分析可知，分相組合式絕緣擋板和分相一體式絕緣擋板的綜合特性較好、體積較小、安裝較便利，決定將方案二和方案三作為最終設(shè)計(jì)樣式。

4 方案實(shí)施

站外第一基塔刀閘主要是由槽鋼、支撐絕緣子、接線掌、動(dòng)觸頭和靜觸頭這五部分組成的。由于支撐絕緣子瓷瓶呈傘裙?fàn)?，且表面比較光滑，因此不利于作為新型絕緣擋板固定部分的受力點(diǎn)；由于動(dòng)靜觸頭兩端的接線掌與導(dǎo)線連接后所?？臻g較小，因而也不適合作為新型絕緣擋板固定部分的受力點(diǎn)；由于靜觸頭是刀閘接觸的重要部分，該部分受到損壞將直接影響刀閘的合閘效果，因此也不可作為新型絕緣擋板固定部分的受力點(diǎn)。經(jīng)小組討論并結(jié)合實(shí)際情況，決定將新型絕緣擋板的兩種方案設(shè)計(jì)為以下兩種形式。

1）分相組合式：該方案下的絕緣擋板的固定部分和阻斷部分分別置于動(dòng)觸頭連接處上方以及縫隙處，其結(jié)構(gòu)如圖3所示。

圖3 固定部分與阻斷部分

圖中擋板配件1和擋板配件2為阻斷部分和固定部分的組合體。擋板配件1橫放于動(dòng)觸頭連接部分上方；擋板配件2一端固定在擋板配件1上，另一端垂直插入動(dòng)觸頭連接部分的縫隙中，該部分下端設(shè)計(jì)了一個(gè)方形鏤空，目的是為了與鎖定部分相連?？紤]到基塔刀閘安裝位置均在2m以上，為了方便裝設(shè)，本小組經(jīng)討論后設(shè)置了擋板配件3。該部分設(shè)計(jì)為環(huán)形管狀，其一端固定于擋板配件1上，另一端可與絕緣桿相連，使其在裝設(shè)時(shí)更加方便。

鎖定部分與擋板配件2相連，其結(jié)構(gòu)如圖4所示。

圖4 鎖定部分結(jié)構(gòu)圖

圖4中掛板配件1上端的彎鉤掛于擋板配件2鏤空處，該部分的作用是將擋板鎖定于刀閘動(dòng)觸頭連接部分，避免外界擾動(dòng)將其干擾，增加了絕緣擋板的可靠性。掛板配件1下端同樣設(shè)置了安裝棒，其結(jié)構(gòu)與擋板配件3類似，主要用于與絕緣桿相連，方便裝設(shè)時(shí)掛接。

2）分相一體式：該方案下的絕緣擋板的固定部分需要借助基塔上的鋼槽作為支撐，阻斷部分橫跨于動(dòng)、靜觸頭之間，其結(jié)構(gòu)如圖5所示。

圖5 分相一體式結(jié)構(gòu)圖

在圖5中，虛線以上為固定部分，固定于基塔鋼槽上；虛線以下為阻斷部分。

5 方案驗(yàn)證

對(duì)新型絕緣擋板進(jìn)行了電氣試驗(yàn)，試驗(yàn)設(shè)備有耐壓PT、耐壓操作箱、萬用表以及基塔刀閘。其中靜觸頭與耐壓PT相連，以模擬其運(yùn)行情況下所承受的電壓，試驗(yàn)連線如圖6所示，其動(dòng)觸頭與萬用表相連，用于測(cè)量在無絕緣擋板情況下所感應(yīng)出的電壓數(shù)值。試驗(yàn)過程主要分為感應(yīng)電測(cè)試以及絕緣能力測(cè)試。

圖6 試驗(yàn)連線

（1）感應(yīng)電測(cè)試

刀閘處于分開位置，在確認(rèn)接線無誤后對(duì)刀閘靜觸頭進(jìn)行加壓，感應(yīng)電測(cè)量結(jié)果為27.23V，試驗(yàn)結(jié)果合格。

（2）絕緣能力測(cè)試

為了更好地測(cè)試其絕緣能力，模擬了在誤合刀閘的情況下絕緣擋板的絕緣能力，試驗(yàn)結(jié)果合格。

6 結(jié)束語

10kV站外第一基塔新型絕緣擋板的使用，能夠有效解決變電站外第一基10kV桿塔在轉(zhuǎn)供電情況下操作人員無法登塔掛接地的問題，極大縮小了站外10kV開關(guān)柜需要在線路側(cè)工作時(shí)的停電范圍，大幅提升了供電可靠性以及人員的操作安全。