一種新型的接地線套管固定裝置

王邦磊，劉峰，王宏光，王興，楊東

（國網(wǎng)山東五蓮縣供電公司，山東五蓮262300）

一種新型的接地線套管固定裝置

王邦磊，劉峰，王宏光，王興，楊東

（國網(wǎng)山東五蓮縣供電公司，山東五蓮262300）

傳統(tǒng)的配電臺架接地線套管采用電纜抱箍進(jìn)行固定，該固定方式存在電纜抱箍固定長度不靈活、不易調(diào)整支撐長度等問題。設(shè)計(jì)了一種新型固定裝置來固定臺架接地線套管，主要由固定穿釘、支撐撐鐵、螺栓型U型抱箍組成。實(shí)踐證明該固定裝置具有可靠性高、安裝靈活等優(yōu)點(diǎn)，有效縮短配電臺架安裝時(shí)間，節(jié)省人力、物力，提高了配電臺架安裝后的美觀程度。

配電臺架；接地線套管；固定裝置

0 引言

隨著農(nóng)村日益增長的用電需求，為建設(shè)農(nóng)村電氣化標(biāo)準(zhǔn)臺區(qū)，國家電網(wǎng)公司推行了10 kV柱上變壓器臺架［1-2］。相對傳統(tǒng)配電室電源布點(diǎn)來說，中間下線型配電臺架占地面積少、節(jié)省投資，但是需要對進(jìn)出線電纜、接地線進(jìn)行套管敷設(shè)，防止外力破壞和銹蝕風(fēng)化。隨著農(nóng)網(wǎng)改造升級工程任務(wù)量加大，配電臺架標(biāo)準(zhǔn)化、模板化建設(shè)日益完善，若接地線敷設(shè)及套管不規(guī)范，將會嚴(yán)重影響配電臺架的使用壽命，影響電網(wǎng)的安全運(yùn)行。

1 傳統(tǒng)固定接地線套管的方法

通常采用電纜抱箍對接地線套管進(jìn)行固定，為保證接地線套管中心線和兩根電桿中心線位于同一平面內(nèi)，通常一個(gè)配電臺架的接地線套管采用D260／D280／D320 3個(gè)抱箍進(jìn)行固定，一端固定在電桿上，另一端固定PVC管，每個(gè)抱箍需要4套螺栓固定，配電臺架接地線套管傳統(tǒng)固定方式如圖1所示。電纜抱箍安裝過程中，施工人員通過扳手對抱箍固定螺栓進(jìn)行緊固，由于電桿是錐形物體，造成電纜抱箍在受到扳手的切向擰緊力后會發(fā)生抱箍繞電桿旋轉(zhuǎn)問題，使3套電纜抱箍固定的接地線套管不在同一平面內(nèi)，使接地線套管的3個(gè)固定點(diǎn)產(chǎn)生位移角，導(dǎo)致接地線及套管受力不均，長時(shí)間會導(dǎo)致接地線套管斷裂，嚴(yán)重威脅低壓臺區(qū)供電可靠性。同時(shí)采用電纜抱箍安裝會增加耗材的使用，加長臺架的安裝時(shí)間。

傳統(tǒng)電纜抱箍固定不僅給作業(yè)人員攀爬電桿帶來安全隱患，而且影響配電臺架的美觀和安全使用壽命。如何節(jié)省固定的時(shí)間、物力，減少配電臺架支撐鐵附件的數(shù)量，優(yōu)化配電臺架接地線套管的安裝流程，成為迫切需要研究和解決的問題。

圖1 配電臺架接地線套管傳統(tǒng)固定方式

2 新型接地線套管固定裝置

由于避雷器層、變壓器層、JP柜層均是雙橫擔(dān)，同時(shí)接地線套管位于雙橫擔(dān)的中間，可以研制橫擔(dān)內(nèi)置式接地線套管固定支架來代替?zhèn)鹘y(tǒng)電纜抱箍，安全高效地完成接地線套管的固定。為能夠在生產(chǎn)中得到運(yùn)用，需要對裝置的結(jié)構(gòu)、各部件、材料及安裝進(jìn)行進(jìn)一步優(yōu)化。

2.1 裝置支架部分優(yōu)化

裝置支架部分有工型和I型2種結(jié)構(gòu)形式。

工型支架。制作支架模型，在配電臺架實(shí)訓(xùn)基地進(jìn)行模擬安裝試驗(yàn)，由于雙橫擔(dān)的限位作用，安裝后支架不發(fā)生位移，同時(shí)也能實(shí)現(xiàn)接地線套管的居中固定。

I型支架。由于I型支架需要固定在電桿上，對電桿的桿體進(jìn)行打孔安裝，破壞了桿體，帶來不安全因素。

綜合考慮安裝的實(shí)用性和安全性，應(yīng)選用固定簡便、安全性高的工型支架。

2.2 裝置支架材料優(yōu)化

裝置支架的材料可采用碳鋼或鋁合金［3］。

碳鋼工型支架。對碳鋼支架進(jìn)行20次彎曲應(yīng)力試驗(yàn)，保持承受147 N拉力，時(shí)間定為10 min，記錄支架工作正應(yīng)力情況，其中抗彎截面系數(shù)為［4-5］

式中：Wz為抗彎截面系數(shù)；Iz為矩形橫截面對中性軸的慣性矩；ymax為矩形橫截面的形心；b為矩形橫截面的長度；h為矩形橫截面的高度。

支架的最大工作正應(yīng)力為

式中：σmax為支架的最大工作正應(yīng)力；Mmax為支架橫截面的彎矩；［σ］為材料的許用正應(yīng)力。

對20次試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，繪制碳鋼支架試驗(yàn)正應(yīng)力分布圖，如圖2所示。

試驗(yàn)分析發(fā)現(xiàn)，每次碳鋼支架受力后未發(fā)現(xiàn)變形、彎折。由圖可以看出，每次試驗(yàn)均未達(dá)到碳鋼支架的許用正應(yīng)力65 MPa，經(jīng)查《實(shí)用金屬材料手冊》得知：常用碳鋼密度為7~7.85 g／cm3，較重；硬度大于250~450 HB，硬度高，材質(zhì)穩(wěn)定性好；市場價(jià)格較低。

鋁合金工型支架。對鋁合金工型支架進(jìn)行20次彎曲應(yīng)力試驗(yàn)，保持承受147N拉力，時(shí)間定為10 min，每次均發(fā)生彎折變形。經(jīng)查《實(shí)用金屬材料手冊》得知：鋁合金密度為2.8 g／cm3，較輕；硬度為20~150 HB，硬度不高，材質(zhì)穩(wěn)定性不好；市場價(jià)格較高。

綜合考慮安裝的實(shí)用性和穩(wěn)定性，應(yīng)選用承受力較大、不易被氧化和腐蝕的碳鋼支架。

2.3 裝置固定部分優(yōu)化

裝置的固定可選用雙頭螺紋螺栓和普通螺栓固定。

通過實(shí)際安裝配電臺架發(fā)現(xiàn)，避雷器層、變壓器層、JP柜層雙橫擔(dān)均使用雙頭螺紋螺栓固定。從經(jīng)濟(jì)性和安裝靈活性方面考慮，固定裝置可借助每層橫擔(dān)的雙頭螺紋螺栓進(jìn)行固定，一方面節(jié)省了多套螺栓耗材的使用，另一方面優(yōu)化了配電臺架的安裝流程，提高了安裝效率。因此，裝置的固定應(yīng)選用雙頭螺紋螺栓。對雙頭螺紋螺栓進(jìn)行20次彎曲應(yīng)力試驗(yàn)，保持承受1 100 N拉力（由支架和變壓器的重力測算），時(shí)間定為10 min，記錄雙頭螺紋螺栓工作正應(yīng)力情況，其中抗彎截面系數(shù)為

雙頭螺紋螺栓的最大工作正應(yīng)力為

對20次試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，繪制雙頭螺紋螺栓試驗(yàn)正應(yīng)力分布圖，如圖3所示。

圖3 雙頭螺紋螺栓試驗(yàn)正應(yīng)力分布

由圖可知，雙頭螺紋螺栓承受的外力對應(yīng)的正應(yīng)力遠(yuǎn)小于許用正應(yīng)力240 MPa，試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，雙頭螺紋螺栓均能承受接地線套管及變壓器的受力而不發(fā)生變形，滿足固定的要求。

2.4 裝置連接部分優(yōu)化

裝置和接地線套管的連接部分有繩索連接和螺栓型U型抱箍連接2種形式。

繩索連接。通過繩索連接的試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，繩索在一段時(shí)間內(nèi)，發(fā)生松動現(xiàn)象，導(dǎo)致接地線套管滑落。繩索質(zhì)量輕，成本低，但是安裝不牢固，捆綁時(shí)間較長，存在較大安全隱患［6］

螺栓型U型抱箍連接。經(jīng)試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，螺栓型U型抱箍安裝連接時(shí)間短，安裝牢固。

通過在配電臺架的試驗(yàn)分析，螺栓型U型抱箍的連接符合安裝要求。

2.5 固定裝置長度

固定裝置所處的位置不同，分別是在避雷器橫擔(dān)之間、變壓器橫擔(dān)之間、JP柜橫擔(dān)之間，由于電桿是錐形物體，分別測量結(jié)果是避雷器層的橫擔(dān)的間距為300 mm左右，變壓器層橫擔(dān)間距為350 mm左右，JP層的橫擔(dān)間距為370 mm左右。要使3層固定支架通用，考慮電桿是錐形物體，則選取避雷器層情況下的支架即可滿足其他兩層支架固定要求；避雷器層固定雙角鐵橫擔(dān)所用的雙頭螺紋穿釘型號為M18×350 mm，穿釘內(nèi)螺紋長度為200 mm，為保證固定支架在穿釘軸方向上不發(fā)生轉(zhuǎn)動，在支架兩端各加一個(gè)螺帽進(jìn)行位限位固定。最終得出判斷：固定穿釘?shù)膬?nèi)螺紋長度200 mm不大于支架固定平面長度，且小于避雷器層支撐角鋼間距300 mm。綜合考慮支架穩(wěn)定性、安全性、經(jīng)濟(jì)性各方面指標(biāo)，確定支架固定平面的長度為200 mm，即可滿足3層橫擔(dān)之間安裝的要求。固定支架模型及三視圖如圖4所示。

圖4 碳鋼支架模型及三視圖

2.6 固定裝置安裝

在配電臺架進(jìn)行各層橫擔(dān)安裝時(shí)，接地線套管固定裝置需要提前預(yù)置到3層橫擔(dān)之間，通過每層橫擔(dān)的雙頭螺紋螺栓緊固，實(shí)現(xiàn)橫擔(dān)和固定支架的合并安裝，大大提高工作效率。固定裝置實(shí)際安裝效果如圖5所示［7］。

圖5 固定裝置實(shí)際安裝效果

3 新型固定裝置安裝應(yīng)用效果

2015年對五蓮供電公司利用新型固定裝置安裝的配電臺架進(jìn)行分析統(tǒng)計(jì)，安裝用時(shí)比傳統(tǒng)的固定方式減少約30 min，安裝后配電臺架更加美觀、簡潔。固定支架安裝前后的對比如圖6所示，固定裝置安裝后的配電臺架整體安裝效果如圖7所示。使用新型接地線固定裝置后，整個(gè)配電臺架實(shí)現(xiàn)了零電纜抱箍安裝，做到了精益化建設(shè)。

圖6 配電臺架安裝前后對比

圖7 固定裝置安裝后配電臺架整體效果

4 結(jié)語

新型的接地線套管固定裝置制作簡單、成本低，易于安裝，可靠性高，大大提高工程施工效率，解決了傳統(tǒng)電纜抱箍安裝帶來的弊端，做到了10 kV柱上配電臺架傳統(tǒng)電纜抱箍從有到無的跨越，實(shí)現(xiàn)了低壓臺區(qū)配電臺架的優(yōu)化安裝，為農(nóng)網(wǎng)改造升級工程更好、更快的實(shí)施鑒定了基礎(chǔ)。

［1］帥軍慶.國家電網(wǎng)公司380／220 V配電網(wǎng)工程典型設(shè)計(jì)［M］.北京：中國電力出版社，2014.

［2］劉振亞.國家電網(wǎng)公司配電網(wǎng)工程典型設(shè)計(jì)10 kV配電分冊［M］.北京：中國電力出版社，2014.

［3］任志俊，薛國祥.實(shí)用金屬材料手冊［M］.南京：江蘇科學(xué)技術(shù)出版社，2007.

［4］劉鳴放，劉勝新.金屬材料力學(xué)性能手冊［M］.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2011.

［5］羅迎社，喻小明.工程力學(xué)［M］.北京：北京大學(xué)出版社，2006.

［6］Q／GDW 1799.2—2014國家電網(wǎng)公司電力安全工作規(guī)程［S］．

［7］王邦磊.接地線套管固定裝置：中國，201620394112.4［P］.2016-05-05.

A New Fixing Device for Ground Wire Casing

WANG Banglei，LIU Feng，WANG Hongguang，WANG Xing，YANG Dong
（State Grid Wulian Power Supply Company，Wulian 262300，China）

The traditional distribution platform grounding wire casing is usually fixed with the cable clamp，which has some shortcomings，for example，the length of the cable clamp is not flexible，the supporting length is not easy to be adjusted and so on.A new fixing device for fixing the ground wire casing is introduced，which is composed of fixing nail，supporting iron and U-shaped hoop bolt.Practices prove that the fixing device has advantages of high reliability and flexible installation.The fixed method can shorten the installation time of the distribution platform，save manpower and material resources，and improve the aesthetic degree of the distribution platform after installation.

distribution platform；wire casing；fixing device

TM862

B

1007－9904（2016）12－0075－04

2016-06-25

王邦磊（1988），男，高級技師，從事農(nóng)網(wǎng)改造升級工程管理工作。