一種換流站電動(dòng)輔助接地線(xiàn)裝拆工具的研制及應(yīng)用

林錦峰 鄧曲然 肖衛(wèi)文 葛萃輝 李志龍

（中國(guó)南方電網(wǎng)有限責(zé)任公司超高壓輸電公司廣州局，廣東廣州510405）

0 引言

接地線(xiàn)是換流站日常工作中所需的一種重要安全工器具，其作用是在隔離開(kāi)關(guān)拉開(kāi)后，將可能來(lái)電側(cè)的導(dǎo)線(xiàn)與接地點(diǎn)相連，當(dāng)發(fā)生意外合閘造成突然來(lái)電時(shí)，將電引至接地點(diǎn)，避免突然來(lái)電導(dǎo)致檢修人員觸電，是保障電力工作人員安全的屏障，是電力系統(tǒng)的安全生命線(xiàn)。裝拆接地線(xiàn)作為保證安全的技術(shù)措施，其操作效率影響著供電可靠性，低下的操作效率可能給操作人員帶來(lái)人身傷害，降低工具的安全可靠性，也會(huì)導(dǎo)致檢修時(shí)間的縮短，影響工作效率。因此，研制一種電動(dòng)輔助接地線(xiàn)裝拆工具具有重要意義。

1 換流站接地線(xiàn)裝拆的現(xiàn)況

在換流站設(shè)備停電檢修過(guò)程中，運(yùn)行人員配合檢修工作布置安措時(shí)需掛接臨時(shí)接地線(xiàn)，但目前大部分換流站使用的接地線(xiàn)為手動(dòng)旋轉(zhuǎn)掛接型，存在接地線(xiàn)重、掛接費(fèi)力、耗時(shí)長(zhǎng)等問(wèn)題。此外，對(duì)于高電壓等級(jí)的換流站，導(dǎo)線(xiàn)離地較高處，而接地線(xiàn)絕緣桿長(zhǎng)度有限，運(yùn)行人員操作時(shí)必須借助絕緣高低凳或絕緣人字梯進(jìn)行掛接。對(duì)于高處設(shè)備接地可能由于操作人員無(wú)法掌握絕緣桿重心而使其發(fā)生搖晃，增加掛接難度；而長(zhǎng)時(shí)間掛接又可能導(dǎo)致體力不支，存在高處墜落等風(fēng)險(xiǎn)，人機(jī)功效低。

2 工具的構(gòu)造與應(yīng)用

2.1 技術(shù)要求

針對(duì)以上問(wèn)題，電動(dòng)輔助接地線(xiàn)裝拆工具必須符合安全、可靠、實(shí)用、高效率的基本條件，其應(yīng)滿(mǎn)足以下技術(shù)要求：

（1）工具必須安全可靠，材料符合帶電作業(yè)的絕緣要求，操作過(guò)程中必須保證操作人員的人身安全，且對(duì)設(shè)備無(wú)損傷。

（2）高效實(shí)用，能減輕操作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，減少操作時(shí)間，提高作業(yè)效率。

（3）針對(duì)性強(qiáng)，可操作性高，工具能準(zhǔn)確快速實(shí)現(xiàn)接地線(xiàn)裝拆，且滿(mǎn)足可重復(fù)使用的作業(yè)要求。

（4）工具的電機(jī)滿(mǎn)足扭矩要求，具備無(wú)線(xiàn)操作條件，電源環(huán)?？裳h(huán)利用，續(xù)航能力強(qiáng)，能滿(mǎn)足裝拆多組接地線(xiàn)的基本要求。

2.2 構(gòu)造原理

針對(duì)目前存在的問(wèn)題及工具技術(shù)要求，本項(xiàng)目以一組110 kV手動(dòng)旋轉(zhuǎn)掛接型接地線(xiàn)為對(duì)象，自主設(shè)計(jì)，結(jié)合數(shù)控機(jī)床技術(shù)研發(fā)一套電動(dòng)輔助接地線(xiàn)裝拆工具，該工具由電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置、電源、控制裝置、連接金具、絕緣護(hù)套等組成。工具由電池電源供能，控制裝置控制電機(jī)正反轉(zhuǎn)，電機(jī)通過(guò)連接金具與接地線(xiàn)絕緣桿底部相連，電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)接地線(xiàn)絕緣桿轉(zhuǎn)動(dòng)從而實(shí)現(xiàn)接地線(xiàn)裝拆的功能，以針對(duì)性地解決目前存在的核心問(wèn)題。

2.2.1 接地線(xiàn)連接金具

接地線(xiàn)連接金具（圖1）的主要功能是穩(wěn)固連接接地線(xiàn)與電機(jī)，使接地線(xiàn)絕緣桿與電機(jī)成為一體，由電機(jī)帶動(dòng)接地線(xiàn)絕緣桿一起轉(zhuǎn)動(dòng)。110 kV接地線(xiàn)絕緣桿是中空的，通過(guò)打開(kāi)110 kV接地線(xiàn)底端的蓋子將連接件左端插入接地線(xiàn)。在本項(xiàng)目中考慮了多種固定連接件與接地線(xiàn)的方法后，最終選用了螺釘固定的方法，其連接最為可靠。只需在接地線(xiàn)絕緣桿底端連接部位打一個(gè)螺絲孔，通過(guò)螺絲穿過(guò)連接金具左端螺孔與絕緣桿底部固定在一起，用螺母緊固便可實(shí)現(xiàn)一體化處理。多次試驗(yàn)證明，本方法可以牢固地對(duì)連接件、電機(jī)與接地線(xiàn)進(jìn)行固定。連接金具外層安裝了軸承，軸承外部套接絕緣護(hù)套，保證電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中絕緣護(hù)套不隨電機(jī)一起轉(zhuǎn)動(dòng)，保護(hù)操作人員并方便其可靠握持接地線(xiàn)。

圖1 接地線(xiàn)連接金具

2.2.2 正反轉(zhuǎn)及調(diào)速電機(jī)

為適應(yīng)可裝拆的工作要求，本項(xiàng)目采用的電機(jī)為正反轉(zhuǎn)兩用電機(jī)（圖2），只需通過(guò)轉(zhuǎn)向按鈕，便可輕易實(shí)現(xiàn)正轉(zhuǎn)與反轉(zhuǎn)的切換?？紤]到工具在后期擴(kuò)展到各種不同電壓等級(jí)接地線(xiàn)的使用，電機(jī)設(shè)計(jì)為可調(diào)型，可以在一定范圍內(nèi)調(diào)整電機(jī)力矩，以適應(yīng)不同應(yīng)用條件。需裝拆接地線(xiàn)的設(shè)備大部分在戶(hù)外，由于有線(xiàn)電機(jī)的操作性低，本項(xiàng)目采用充電電池作為電源供電，無(wú)需接線(xiàn)，方便攜帶，便于現(xiàn)場(chǎng)操作。且在一塊電池電量耗盡時(shí)，可快速更換電池，不影響現(xiàn)場(chǎng)操作，保證了續(xù)航能力。

圖2 正反轉(zhuǎn)及調(diào)速電機(jī)

2.2.3 絕緣護(hù)套

接地線(xiàn)絕緣桿、連接金具、正反轉(zhuǎn)調(diào)速電機(jī)安裝后為一體化機(jī)構(gòu)，電機(jī)通過(guò)連接金具帶動(dòng)接地線(xiàn)絕緣桿轉(zhuǎn)動(dòng)從而發(fā)揮裝拆的作用。然而運(yùn)行人員操作時(shí)，由于絕緣桿轉(zhuǎn)動(dòng)無(wú)法握持，因此需要一個(gè)固定的絕緣護(hù)套來(lái)作為握持工具，保證絕緣桿轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，操作人員可以牢固把握整體的方向。

項(xiàng)目采用聚氯乙烯材料作為絕緣護(hù)套（圖3），符合絕緣要求，在保證操作人員安全的前提下，滿(mǎn)足操作強(qiáng)度要求，作為操作人員固定操作桿的支點(diǎn)，它與連接金具通過(guò)軸承連接，完好地與內(nèi)部結(jié)構(gòu)貼合，又可以遮擋內(nèi)部結(jié)構(gòu)，防止砂石進(jìn)入軸承，起到保護(hù)作用。

圖3 絕緣護(hù)套

2.2.4 運(yùn)作機(jī)理

操作人員將充好電的電池裝入正反轉(zhuǎn)調(diào)速電機(jī)尾部，調(diào)節(jié)合適的扭矩，按壓?jiǎn)?dòng)按鈕與正反轉(zhuǎn)切換按鈕，試驗(yàn)電機(jī)可正常使用。將正反轉(zhuǎn)調(diào)速電機(jī)頭部與接地線(xiàn)連接金具末端扣接，確保牢固可靠。將絕緣護(hù)套罩于接地線(xiàn)連接金具外部，與電機(jī)外殼相接，將接地線(xiàn)連接金具插入接地線(xiàn)絕緣桿內(nèi)。調(diào)整接地線(xiàn)連接金具插入長(zhǎng)度，使其連接孔與接地線(xiàn)絕緣桿末端連接孔相匹配，使用螺絲插入連接孔，并用蝴蝶螺母進(jìn)行緊固，確保接地線(xiàn)與工具完整結(jié)合。運(yùn)行人員手持絕緣護(hù)套，核對(duì)需接地設(shè)備的雙重編號(hào)后，先安裝接地線(xiàn)接地端并檢查接地牢固，隨后將接地線(xiàn)掛接至導(dǎo)線(xiàn)合適位置處，按壓?jiǎn)?dòng)按鈕使電機(jī)帶動(dòng)接地線(xiàn)旋轉(zhuǎn)，從而使接地線(xiàn)步進(jìn)機(jī)構(gòu)與導(dǎo)線(xiàn)咬合，卡扣扣緊導(dǎo)線(xiàn)后，檢查接地線(xiàn)安裝質(zhì)量良好，即完成接地線(xiàn)掛接操作。接地線(xiàn)拆除與安裝的操作相反。

2.3 工具創(chuàng)新點(diǎn)

（1）增加了操作桿長(zhǎng)度，提高了可靠性與便捷性。工具與絕緣桿連接后，一方面加長(zhǎng)了接地線(xiàn)絕緣桿的長(zhǎng)度，縮短了操作人員的操作距離，可以更容易地將接地線(xiàn)掛到導(dǎo)線(xiàn)上；另一方面，連接件上安裝的聚氯乙烯絕緣護(hù)套既保證了絕緣性能，又可以在接地線(xiàn)本體旋轉(zhuǎn)過(guò)程中保持絕緣桿穩(wěn)定不晃動(dòng)。

（2）電動(dòng)助力，提高了操作效率。工具通過(guò)尾部安裝的電機(jī)實(shí)現(xiàn)接地線(xiàn)旋轉(zhuǎn)的操作，降低了操作難度，加快了操作時(shí)間，極大地提高了操作效率，節(jié)省了時(shí)間及人工成本。電機(jī)可以根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)需求調(diào)節(jié)輸出力矩，針對(duì)不同接地線(xiàn)旋轉(zhuǎn)力矩的不同，可以實(shí)時(shí)進(jìn)行選擇，避免了功率不夠?qū)е聼o(wú)法自動(dòng)旋轉(zhuǎn)的情況，也能防止力矩過(guò)大損壞設(shè)備。

（3）循環(huán)利用，高效節(jié)能。工具采用即裝即拆的方式，可以裝在任意一組接地線(xiàn)上，使用之后也可馬上拆除，方便下一組操作時(shí)使用。電機(jī)使用電池供電，無(wú)需接線(xiàn)，在任何場(chǎng)合都可以使用，能在各種環(huán)境下進(jìn)行操作。

2.4 現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用情況

2.4.1 應(yīng)用實(shí)例

工具研制成功后，投入換流站現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用，收到了良好的效果。運(yùn)行人員利用停電檢修期間進(jìn)行了分組試驗(yàn)，同時(shí)采用傳統(tǒng)方法與新工具進(jìn)行了10組三相接地線(xiàn)的掛接和拆除，經(jīng)過(guò)統(tǒng)計(jì)分析對(duì)比，平均計(jì)算出每組接地線(xiàn)裝拆時(shí)間，得出使用工具前后的時(shí)間對(duì)比列表，如表1所示。

表1 使用工具前后的時(shí)間對(duì)比列表

對(duì)比分析試驗(yàn)結(jié)果表明：使用電動(dòng)輔助接地線(xiàn)裝拆工具后，整體作業(yè)時(shí)間從27 min減至13 min，作業(yè)時(shí)間大幅減少，作業(yè)效率提高了[（27-13）/27]×100%≈51.85%。

2.4.2 產(chǎn)生效益

（1）安全效益：電動(dòng)輔助接地線(xiàn)裝拆工具的使用，快速有效地解決了接地線(xiàn)裝拆費(fèi)時(shí)費(fèi)力的關(guān)鍵問(wèn)題。使用工具后作業(yè)時(shí)間大大縮短，提高了作業(yè)效率，為檢修工作爭(zhēng)取了更多的有效時(shí)間，降低了運(yùn)行人員的作業(yè)強(qiáng)度，避免了由于疲勞作業(yè)帶來(lái)的安全問(wèn)題。

（2）經(jīng)濟(jì)效益：電動(dòng)輔助接地線(xiàn)裝拆工具的使用，縮短了停電操作的時(shí)間，尤其是在設(shè)備緊急搶修時(shí)，為緊急搶修爭(zhēng)取了更多的時(shí)間，有助于檢修人員對(duì)設(shè)備的消缺，減少了直流線(xiàn)路被迫停運(yùn)時(shí)間，其帶來(lái)的經(jīng)濟(jì)效益可觀。同時(shí)，工具可循環(huán)利用，只需一次制作，便可長(zhǎng)期使用，適用于同類(lèi)型的不同電壓等級(jí)的接地線(xiàn)裝拆，經(jīng)濟(jì)實(shí)用，節(jié)能減排。

3 結(jié)語(yǔ)

理論與實(shí)踐證明，電動(dòng)輔助接地線(xiàn)裝拆工具在生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)中安全可靠、高效實(shí)用。工具在滿(mǎn)足安全要求的基礎(chǔ)上，大大優(yōu)化了接地線(xiàn)裝拆的操作性能，降低了操作人員勞動(dòng)強(qiáng)度，縮短了作業(yè)時(shí)間，提高了效率，同時(shí)環(huán)保節(jié)能，可持續(xù)利用，對(duì)于提高電力企業(yè)的生產(chǎn)效率具有重要意義。