一種新型多角度可變形接地棒的研制

陳建昆，申國華，杜娟

一種新型多角度可變形接地棒的研制

陳建昆，申國華，杜娟

（貴州電網(wǎng)有限責(zé)任公司興義供電局，貴州興義，562400）

電氣柜普遍存在空間狹小等問題，導(dǎo)致接地棒通常無法正確安裝。通過采用多角度可變形的地線頭、絕緣桿、萬向節(jié)，以及借鑒自行車剎車原理的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)等原理，進(jìn)行技術(shù)改造與優(yōu)化，研制了一種新型接地棒。實(shí)踐證明：新型接地棒攜帶方便，安全可靠。解決了電氣柜接地線的安裝難題，具有很高的推廣價(jià)值。

多角度；變形；接地棒；高壓開關(guān)柜；環(huán)網(wǎng)柜；電氣安全；傳動(dòng)；絕緣

引言

由于箱式變電站及配電網(wǎng)環(huán)網(wǎng)柜空間狹小，接地棒往往無法順利安裝，且各相接地棒之間容易相互交叉碰觸，造成接地不緊固、易松脫。傳統(tǒng)接地棒在狹窄的環(huán)境中安裝時(shí)極不方便，安裝后的可靠性也不高，通常給安全帶來極大隱患。

為解決上述問題，丞需研制一種多角度可變形接地棒，同時(shí)可折疊、便于攜帶。研制的這種新型接地棒，可以根據(jù)開關(guān)柜空間靈活調(diào)整安裝角度，達(dá)到地線頭連接牢靠，安裝過程安全、快捷、方便等目的。

圖1　變電站傳統(tǒng)接地棒

1　傳統(tǒng)接地棒結(jié)構(gòu)及存在的問題

變電站傳統(tǒng)接地棒的形狀如圖1所示。

（1）目前市場(chǎng)上接地線夾種類繁多，但多為垂直方向，而變電站內(nèi)導(dǎo)線方向多樣，單一角度的接地線夾難以適用于不同角度的導(dǎo)線。

（2）目前變電站內(nèi)地線頭主要有兩種固定方式：螺旋擰緊式與彈簧式。在站內(nèi)電氣間隔密集、距離帶電設(shè)備近、接地操作空間狹小等特殊作業(yè)場(chǎng)合，螺旋擰緊式的接地線因其自身結(jié)構(gòu)原因不能很好地滿足現(xiàn)場(chǎng)裝設(shè)要求；而彈簧式的接地線往往由于地線頭固定不能轉(zhuǎn)動(dòng)，在箱式變電站、環(huán)網(wǎng)柜等狹小空間應(yīng)用受到很大的限制，無法實(shí)際安裝，造成運(yùn)檢人員失去安全技術(shù)措施保護(hù)，造成嚴(yán)重的安全隱患。

2　接地棒工藝指標(biāo)要求

接地線是停電設(shè)備作業(yè)中的一種常用安全工具。目前變電站、配電網(wǎng)均按規(guī)定配置一定數(shù)量及電壓等級(jí)的接地線，并普遍采用螺旋擰緊式、彈簧式接地線[1]。接地棒的研制，必須在滿足有關(guān)國家技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)與管理規(guī)定的前提下進(jìn)行，確保安全可靠。具體要求如下：

（1）接地線截面應(yīng)盡可能通過接地線的最大短路電流來選擇，滿足熱穩(wěn)定和動(dòng)穩(wěn)定要求。按照《中國南方電網(wǎng)有限責(zé)任公司電力安全工作規(guī)程》第7.4.1.12條：成套接地線應(yīng)由有透明護(hù)套的多股軟銅線和專用線夾組成。接地線截面不應(yīng)小于25 mm2，并應(yīng)滿足裝設(shè)地點(diǎn)短路電流的要求[2]；

（2）《中國南方電網(wǎng)有限責(zé)任公司電力安全工作規(guī)程》第7.4.1.7條指出：裝拆接地線導(dǎo)體端應(yīng)使用絕緣棒或?qū)Ｓ玫慕^緣繩，人體不應(yīng)碰觸接地線。帶接地線拆下設(shè)備接頭時(shí)，應(yīng)采取防止接地線脫落的措施[3]。研制的新型接地棒各活動(dòng)桿、萬向節(jié)宜采用絕緣材料；

（3）接地絕緣操作棒長度應(yīng)滿足《攜帶形短路接地技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)(SD332-89)》的要求，接地操作棒的絕緣部分與手握部分交接處應(yīng)有護(hù)環(huán)或明顯標(biāo)志[4]。因此接地棒不能過短，也不能過長；

（4）按照國家標(biāo)準(zhǔn)，變電站可根據(jù)需要選用接地線與絕緣操作棒分離的可脫卸式接地線[4]。因此，創(chuàng)新過程允許制作多種地線頭可更換拆卸的方式，滿足現(xiàn)場(chǎng)不同接地點(diǎn)的尺寸要求。

3　新型接地棒設(shè)計(jì)方案

多角度可變形接地棒的研制，可實(shí)現(xiàn)根據(jù)不同型號(hào)開關(guān)柜空間大小靈活調(diào)整安裝角度。地線頭采用改進(jìn)的夾緊模式，方便接地線的裝拆，各相別之間也不會(huì)因相互交叉碰觸而造成接地線松脫，能夠達(dá)到安全可靠、快捷方便的目的。設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)如圖2所示。

圖2　新型多角度可變形接地棒

3.1靈活的地線夾結(jié)構(gòu)

采用雙彈簧夾緊式接地線夾。地線夾與絕緣桿多角度、可變形，可拆卸更換不同大小的地線夾，適應(yīng)箱式變電站、環(huán)網(wǎng)柜內(nèi)空間狹小導(dǎo)線方向角度多樣性，避免不緊固、易松脫等問題；萬向節(jié)采用絕緣材料球頭阻尼材料具備自鎖功能，接地棒可折疊方便攜帶，傳動(dòng)機(jī)構(gòu)采用類似自行車剎車原理，拉線穿過絕緣棒內(nèi)部，從絕緣桿端部出桿，外套塑膠套拉動(dòng)線夾活動(dòng)端。

3.2多功能導(dǎo)線端線夾

對(duì)于導(dǎo)線端線夾材料，綜合考慮可靠性、方便現(xiàn)場(chǎng)操作等因素，選擇了高強(qiáng)度鋁合金材料，其導(dǎo)電性能良好、重量輕、硬度大，增加了新型接地棒的做工精致度。

功能上，需達(dá)到以下目的：

（1）導(dǎo)線端線夾形狀適用于箱式變電站及環(huán)網(wǎng)柜中多種規(guī)格的母線排和導(dǎo)線；

（2）線夾緊固簡(jiǎn)單快捷；

（3）線夾角度可調(diào)，適應(yīng)不同方向的接地點(diǎn)。

從而，設(shè)計(jì)活動(dòng)端和固定端內(nèi)口為有一定弧度的鋸齒狀，增大地線夾的咬合力，如圖3所示。地線夾為雙彈簧拉伸的方式，通過鋼索或尼龍繩的牽引，達(dá)到地線頭夾緊的目的。萬向節(jié)與地線夾之間采用固定槽，方便更換不同形狀的地線夾，滿足特殊設(shè)備的安裝需求[2]。接地線夾安裝在一個(gè)半球形固件上或通過兩個(gè)定位轉(zhuǎn)輪，使其可360度全方位調(diào)節(jié)方向，目前市場(chǎng)上有絕緣材料的萬向輪可滿足上述要求[5]。

圖3　一定弧度的固定端鋸齒狀內(nèi)口設(shè)計(jì)

3.3改進(jìn)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)

鋼索或高強(qiáng)度尼龍從接地棒、萬向節(jié)內(nèi)部穿過，固定在線夾活動(dòng)端，絕緣棒與線夾之間設(shè)置卡扣，方便線夾的拆卸和更換。通過操作手柄的推拉實(shí)現(xiàn)線夾的壓緊。經(jīng)測(cè)試，操作輕松、原理簡(jiǎn)單，拉線原理的接地線夾（如鉤狀線夾、杠桿卡槽式線夾等）均可換裝到該新型接地棒上，提高了現(xiàn)場(chǎng)適應(yīng)性，方便在特殊設(shè)備裝設(shè)接地線，真正實(shí)現(xiàn)多功能的需求。

3.4設(shè)計(jì)優(yōu)化關(guān)鍵細(xì)節(jié)

接地棒線夾結(jié)構(gòu)為雙彈簧壓緊式，做工精細(xì)、無缺角裂紋。接地線操作棒采用輕型材料，操作靈活方便，重量輕，便于操作和攜帶；絕緣桿表面光滑；傳動(dòng)機(jī)構(gòu)通過鋼索或高強(qiáng)度尼龍線穿過線夾固定端，雙彈簧設(shè)計(jì)使得拉動(dòng)線夾活動(dòng)端平穩(wěn)均衡。球頭內(nèi)部采用阻尼墊增加摩擦力，達(dá)到接地棒折疊變形時(shí)的自鎖目的，作為功能備用；外部還設(shè)計(jì)了固定螺栓手柄，當(dāng)變角度自鎖摩擦力不夠時(shí)，可作為輔助。此外，很好地解決了在狹窄空間安裝接地棒相互交叉碰觸造成接地線接觸不良、松脫的問題。接地棒變形適應(yīng)不同型號(hào)的高壓開關(guān)柜、環(huán)網(wǎng)柜空間，可靈活調(diào)整安裝角度，方便又快捷，可靠性高。

4　效益預(yù)測(cè)

4.1社會(huì)效益

該接地棒的研制能夠大幅度減少運(yùn)行維護(hù)人員的操作強(qiáng)度，降低運(yùn)維人員的安全風(fēng)險(xiǎn)，提高設(shè)備檢修安全性、供電可靠性、減少用戶停電時(shí)間，關(guān)系到電網(wǎng)企業(yè)乃至各行各業(yè)的發(fā)展，更關(guān)系到社會(huì)的穩(wěn)定和諧，有著深遠(yuǎn)的影響意義。

4.2經(jīng)濟(jì)效益

該接地棒的研制從技術(shù)上解決了高壓開關(guān)柜安裝接地線的老大難問題，能夠從根本上減少人身事故和設(shè)備事故的發(fā)生，經(jīng)濟(jì)影響非常巨大。例如，一臺(tái)高壓開關(guān)柜及其柜內(nèi)設(shè)備的價(jià)值動(dòng)輒數(shù)十萬元；而人身事故無論對(duì)家庭還是企業(yè)，都將帶來巨大損害。

5　結(jié)語

新型多角度可變形接地棒巧妙地結(jié)合了目前多項(xiàng)成熟的技術(shù)，創(chuàng)新設(shè)計(jì)了可折疊、多角度、可變形的功能。傳動(dòng)機(jī)構(gòu)模擬自行車剎車?yán)€原理，結(jié)合雙彈簧設(shè)計(jì)，拉力大、接觸良好、可靠性高；可拆卸更換不同的地線夾，以適應(yīng)特殊接地設(shè)備；接地棒材質(zhì)輕、整體小巧靈活，便于攜帶安裝。解決了箱式變電站或配電環(huán)網(wǎng)柜裝設(shè)接地線的難題，具有很高的推廣價(jià)值。目前已取得國家專利，專利號(hào)ZL 2016 2 0828920.7。新型多角度可變形接地棒的研制，將為電力系統(tǒng)乃至整個(gè)社會(huì)創(chuàng)造良好的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。

[1]百度百科. 接地線[OL]. http://baike.baidu.com/link?url= 9rzkJfVUasbAFJw_1lmS7p8BOiLw6LtmMwC7jh1Ocu ZdG1S_zOboylS4COTmzmEomDGXfcrhefIWAXrPq97-F2jgFrOlYe8qU0Agni5RRG_i573_Y5NnOPHbvHX43Qti.

[2]江門供電局500kV五邑站QC小組. 新型高空接地線夾的研發(fā)[Z].2015.

[3]中國南方電網(wǎng)有限責(zé)任公司. 中國南方電網(wǎng)有限責(zé)任公司電力安全工作規(guī)程: Q/CSG510001-2015 [S].

[4]中華人民共和國能源部. 攜帶形短路接地線技術(shù)標(biāo)準(zhǔn): SD332-89 [S].

[5]珠海金灣局三灶供電所2015年職創(chuàng)成果: 多轉(zhuǎn)向站地式長型配電網(wǎng)接地線[Z]. 2015.

陳建昆(1967-)，男，本科，高級(jí)工程師，高技技師，貴州電網(wǎng)公司助理技術(shù)專家，主要從事變電運(yùn)行管理工作。

申國華(1965-)，男，本科，高級(jí)工程師，高技技師，貴州電網(wǎng)公司技能專家，主要從事變電運(yùn)行管理工作。

杜娟(1973-)，女，本科，高級(jí)工程師，貴州電網(wǎng)公司助理技術(shù)專家，主要從事變電仿真技術(shù)研究工作。

Development of an Innovative Multi-angle and Deformable Earth Rod

CHEN Jian-kun, SHEN Guo-hua, DU Juan (Xingyi Power Supply Bureau, Guizhou Power Grid Co., Ltd, Xingyi, Guizhou, 562400, China)

Problems such as the space limit will affect the correct installation of earth rod into the electrical cabinet. By adopting multi-angle and deformable earth wire head, insulating rod and universal joint, referring to the transmission mechanism of bicycle brake, and as well combining with detailed optimization, an innovative earth rod is developed. It is easy to be carried, has considerable safety reliability, and solves the difficulties in the installation procedure, indicating a high promoting value.

Multi-angle; Deformation; Earth Rod; High Voltage Switchgear; Ring Network Cabinet; Electrical Safety; Transmission; Insulation

X934

A

2095-8412 (2016) 05-900-04工業(yè)技術(shù)創(chuàng)新 URL: http://www.china-iti.com

10.14103/j.issn.2095-8412.2016.05.019