淺析電氣設(shè)備絕緣測試輔助工具研制與研究

袁貴軍 高福

摘要：絕緣就是使用不導(dǎo)電的物質(zhì)將帶電體隔離或包裹起來，以對觸電起保護(hù)作用的一種安全措施。運(yùn)行維護(hù)人員測量線路、設(shè)備絕緣，是為了防止出現(xiàn)其相間絕緣擊穿造成短路和對地絕緣擊線路、設(shè)備接地等故障，所以，掌握電氣設(shè)備正確測量絕緣的方法是運(yùn)行維護(hù)人員的基本技能。正常及故障測量線路、設(shè)備絕緣電阻，是準(zhǔn)確掌握線路、設(shè)備健康運(yùn)行水平的重要環(huán)節(jié)。本文以電氣設(shè)備絕緣測試輔助工具研制為課題進(jìn)行研究，詳細(xì)闡述了整個研發(fā)過程。

關(guān)鍵詞：電器設(shè)備;絕緣測試;輔助工具;研制

1.電氣設(shè)備絕緣測試輔助工具研發(fā)需求概述

在電氣設(shè)備絕緣測試過程中往往會出現(xiàn)一些問題。例如：絕緣測試時要有接地線、屏蔽線、接被測設(shè)備線、放電棒、驗電器、放電棒接地線等導(dǎo)致線路混亂?，F(xiàn)場使用時，接線經(jīng)常出現(xiàn)纏繞打結(jié)，整理過程中繁瑣。每次絕緣測試結(jié)束都將其被測設(shè)備充分放電、驗電后方可操作，所用放電、驗電設(shè)備、測試引線混亂。因此，研發(fā)新型的電氣設(shè)備絕緣測試輔助工具有實際意義。

2.現(xiàn)有絕緣測量過程出現(xiàn)的問題

當(dāng)前絕緣測量過程還存在以下6個短板：

1、測量時間長，工作效率不高。

2、搖表、絕緣電阻測試儀引線纏繞，造成測量數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確，且攜帶不方便。

3、容易誤碰帶電設(shè)備，引起設(shè)備短路，造成人身傷害。

4、部分測量場所需單獨(dú)有人負(fù)責(zé)照明，浪費(fèi)人力。

5、絕緣測試完要對被測設(shè)備充分放電，放電過程使用絕緣棒。

6、在測試設(shè)備絕緣前要將其驗電。

2.1配電設(shè)備絕緣電阻測試用時

為了更準(zhǔn)確的進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計，通過對現(xiàn)場配電變壓器、避雷器、絕緣測試，得到測量絕緣測試平均需要24分鐘。

運(yùn)行中的配電設(shè)備根據(jù)測試周期，對班組內(nèi)的變壓器絕緣電阻、避雷器的絕緣電阻、分接箱、電纜設(shè)備的絕緣電阻以及箱變的絕緣電阻測試用時進(jìn)行統(tǒng)計。

通過統(tǒng)計分析絕緣測試變壓器28臺，避雷器絕緣電阻測試21組，高壓分接箱絕緣測試8臺，電纜絕緣測試11條，箱變絕緣電阻測試10臺，共計測試75臺次，總用時1813分鐘，平均每臺耗時24.00分鐘，耗時較長。

2.2單臺配電設(shè)備絕緣電阻測試各步驟用時統(tǒng)計

絕緣電阻測量5項簡化步驟：

1、整理好搖表線與放電棒接地線，將被測設(shè)備充分放電后，進(jìn)行驗電，連接搖表與被測設(shè)備。

2、分別測量三相対地絕緣電阻并做好記錄，換相操作需重新接線3次。

3、對被測設(shè)備放電，重新接線1次。

4、對被測設(shè)備驗電，連接搖表與被測設(shè)備。

5、分別測量三相相間絕緣電阻并做好記錄，換相操作需重新接線3次。

6、再對被測設(shè)備放電，重新接線1次。

7、驗電后將搖表線全部拆下，絕緣電阻測試完畢，整理搖表線及放電棒接地線。

對單臺配電設(shè)備進(jìn)行絕緣電阻測試各步驟用時進(jìn)行了統(tǒng)計。

通過測量流程圖及各步驟用時統(tǒng)計表可以看到，在測試絕緣過程中每一步均需對搖表線及放電棒線進(jìn)行整理與更換接線位置，線夾在沈北三相之間頻繁更換，浪費(fèi)時間，尤其對被測設(shè)備放電、整理、拆除回收搖表線與接地棒線耗時20分鐘占總用時的83.3%，耗時較長，降低了工作效率。需求：集驗、放電、測試線一體的組合工具。

通過測試分析只要解決了放電棒線、搖表線整理回收與頻繁使用放電、驗電操作問題，就能提高設(shè)備絕緣電阻測試的工作效率?！兑环N拉閘驗電二合一組合工具》中工具是將拉閘桿與驗電器進(jìn)行改造，將驗電器核心安裝在拉閘桿的頂端，實現(xiàn)了在拉合開關(guān)時同步驗電，簡化了拉開開關(guān)后再登桿驗電步驟，拉閘驗電用時為4.5分鐘，并且在領(lǐng)取安全工器具時可不用攜帶驗電器，現(xiàn)場操作試驗工作效率提高原來的50%。《放電、電阻測試線

組合的應(yīng)用與分析》中將測試線多種組合分別測試電阻與放電，拆卸方便快速，測試、放電與拆裝時間為3.5分鐘。通過對借鑒到的兩項成果進(jìn)行分析，可使被測設(shè)備驗放電、整理、拆除回收搖表線與接地棒線步驟耗時降至到8分鐘，大致可縮短絕緣電阻測試時間12分鐘，這就需要我們研制一種集絕緣桿、驗電功能，搖表線、放電棒線于一體拆裝快速、便捷的絕緣測試輔助工具，來滿足現(xiàn)場絕緣測試的需求。

3.電氣設(shè)備絕緣測試輔助工具研發(fā)方案

3.1方案分析

通過分析，認(rèn)為研制的多功能絕緣電阻輔助測試工具應(yīng)具備以下功能：

1.便攜功能：多功能絕緣電阻輔助工具應(yīng)方便攜帶，方便測量。

2.驗電功能：在靠近帶電設(shè)備時可以提前預(yù)警，絕緣測量時可具備驗電功能。

3.放電功能：絕緣電阻測試前后，可對被測設(shè)備放電，無需另接放電棒。

4.照明功能：裝置照明亮度應(yīng)達(dá)到清楚的看到被測設(shè)備接線方式的目的。

5.接線便捷功能：搖表、被測設(shè)備接線時方便，縮短使用線夾接線的時間。

3.2提出方案

通過借鑒《一種拉閘驗電二合一組合工具》將驗電器內(nèi)芯安裝在拉閘桿前端頭上，實現(xiàn)多功能拉閘驗電組合替代了驗電器絕緣棒，以及《放電、電阻測試線組合的應(yīng)用與分析》中的電阻測試輔助技術(shù)點、創(chuàng)新思路及工作原理，提出了“基于多功能電氣設(shè)備絕緣電阻測試組合工具的研制”的總體方案

3.2.1絕緣桿的選擇分析：

3.2.1.1絕緣桿材質(zhì)選擇分析

根據(jù)塑料材質(zhì)、木質(zhì)材質(zhì)、玻璃纖維材質(zhì)三種絕緣材料的價格、機(jī)械強(qiáng)度、防老化性能、重量、絕緣性能進(jìn)行分析比較：

塑料材質(zhì)，絕緣性能較好，但重量偏重，機(jī)械強(qiáng)度差，價格也相對較高，不適合本次研發(fā)，因此不采用。

木質(zhì)材質(zhì)，雖然價格比較低廉、重量也輕，機(jī)械強(qiáng)度也能滿足要求，但容易受潮，降低絕緣性能，不適用于本次研發(fā)，因此不采用。

玻璃纖維材質(zhì)，重量輕，機(jī)械強(qiáng)度滿足要求，價格適中，絕緣性能好，不易受環(huán)境影響。因此采用。

3.2.1.2絕緣桿結(jié)構(gòu)選擇分析

根據(jù)短絕緣桿、伸縮式絕緣桿、分體式絕緣桿三種絕緣桿結(jié)構(gòu)的性能、現(xiàn)場工作需求、便攜性以及價格進(jìn)行分析比較：

短絕緣桿，短絕緣桿雖然方便攜帶、不需要連接，但對現(xiàn)場使用不靈活，不適合本次課題研發(fā)，因此不采用。

伸縮式絕緣桿，連接方便，可伸縮，適合不同測試現(xiàn)場，方便攜帶，價格低廉，適合課題需求，因此采用。

分體式絕緣桿，不方便攜帶，現(xiàn)場連接耗費(fèi)時間，價格較高，不適合本次研發(fā)，因此不采用。

3.2.2絕緣桿端頭選擇分析

3.2.2.1絕緣桿端頭材質(zhì)選擇

對絕緣桿端頭的選擇，分別對鋁合金、銅、鋁、鐵材質(zhì)的價格、重量、導(dǎo)電性及韌性進(jìn)行分析比較：

鋁合金材質(zhì)，重量輕，電阻率高，導(dǎo)電性能差，不適合本次研發(fā)需要。

因此不采用。

銅材質(zhì)，比重較高，但電阻率低，導(dǎo)電性能好，耐磨，絕緣桿前端要有放電功能，適合本次研發(fā)，因此采用。

鋁材質(zhì)，電阻率相對適中，重量輕，但較脆，容易斷，不適合本次研發(fā)需要，因此不采用。

鐵，雖然價格便宜，但電阻率太高，不適合本次研發(fā)，因此不采用。

3.2.2.2絕緣桿端頭形狀選擇

將圓形、半開口圓形、圓錐形三種形狀的對測試設(shè)備接觸情況進(jìn)行試驗分析：

圓形，圓形操作人員用力頂著試驗設(shè)備，易滑落，因此不采用。

半開口圓形，操作隨時人員需用力向后拉，接觸面不實，因此不采用。

圓錐形，圓錐形，測量時與被測設(shè)備直接接觸，不產(chǎn)生縫隙，不滑動，因此采用。

3.2.3燈光選擇分析

LED發(fā)光二極管、發(fā)光燈帶、貼片式LED三種發(fā)光元件通過性能測試，進(jìn)行選擇分析：

LED發(fā)光二極管，價格便宜，體積小，容易安裝。對電壓要求高可以采用。

發(fā)光燈帶，可方便根據(jù)需要隨時增加燈帶長度，價格較貴，容易脫落，不采用。

貼片LED燈，亮度較強(qiáng)，發(fā)熱量高，耗電量大，不采用。

3.2.4驗電報警功能選擇分析

對驗電報警功能的接觸式報警、非接觸式報警、風(fēng)車式報警三種報警驗電器進(jìn)行測試選擇分析：

接觸式報警，使用環(huán)境要求低，電氣隔離復(fù)雜，直接與帶電設(shè)備接觸，不采用。

費(fèi)接觸式報警，使用方便，容易實現(xiàn)物理隔離，報警距離調(diào)試?yán)щy。

風(fēng)車式報警，報警方式直觀，強(qiáng)烈振動或受沖擊容易損壞，不采用。

3.2.5測試線夾選擇分析

對鱷魚式線夾、香蕉拔插式線夾兩種測試線夾，通過接觸程度、操作性、安全性、價格等方面進(jìn)行選擇分析：

鱷魚式線夾，雖然操作簡單，但易脫落，接觸面小，不適合此次課題研發(fā)，因此不采用。

香蕉拔插式線夾，接觸面大，操作簡單，不易脫落，價格便宜，適合此次課題研發(fā)，因此采用。

4.電氣設(shè)備絕緣測試輔助工具研發(fā)對策

針對確定出的最佳方案，按照“5W1H”的原則制訂了相應(yīng)的對策表，并按對策進(jìn)行實施。

4.1制作玻璃纖維材質(zhì)的伸縮式絕緣桿

制作玻璃纖維內(nèi)伸縮每節(jié)長度15cm共6節(jié)，每節(jié)外徑前端小于后端，每節(jié)前端內(nèi)徑略小于另一節(jié)后端外徑。

4.2制作銅制圓錐形絕緣桿端頭

購置直徑1.0cm的銅棒。車床加工成圓錐形，底部加工成6#內(nèi)紋，用于固定在絕緣桿上。距尾端1.5cm處鉆直徑0.3cm的橫孔。

4.3制作LED發(fā)光二極管回路

照明角度可調(diào)節(jié)，將其安裝在驗電器上，電源取驗電器內(nèi)置電源。燈珠電源在2.4-3V使用雙燈珠。

4.4制作非接觸式報警驗電裝置

報警回路設(shè)計制作，調(diào)整非接觸式報警靈敏度。

4.5制作香蕉拔插式線夾

將原有插頭進(jìn)行改造，在插頭周圍支撐彈性網(wǎng)狀，拆入時使之牢固可靠。

4.6組裝、試驗、論證

在修試管理部門做工頻耐壓試驗，現(xiàn)場進(jìn)行電氣設(shè)備絕緣電阻測試統(tǒng)計用時。

5.電氣設(shè)備絕緣測試輔助工具研發(fā)實施

5.1制作玻璃纖維材質(zhì)的伸縮式絕緣桿

利用廢舊的便攜伸縮式驗電器絕緣桿，通過對每節(jié)長度及前后端內(nèi)外徑進(jìn)行改造加工制成每節(jié)長度14cm，共8節(jié)的絕緣伸縮桿。抽去了5根制作好的伸縮絕緣拉桿，并對其進(jìn)行拉長與收縮試驗，試驗結(jié)果如下：

通過對絕緣桿伸縮進(jìn)行試驗，結(jié)果表明伸縮絕緣桿拉長>90cm，收縮為14cm，實現(xiàn)了伸縮桿拉開后長度大于0.7米，收起后小于20cm的目標(biāo)值。

5.2制作銅制圓錐形絕緣桿端頭

在購置直徑1.0cm的銅棒由車床師傅按圖紙加工絕緣桿端頭，端頭加

工成圓錐形，底部加工成6#內(nèi)紋，用于固定在絕緣桿上，距尾端1.5cm處鉆直徑0.3cm的橫孔。加工完成后對5個端頭底部、橫孔進(jìn)行試驗。

通過對絕緣桿端頭試驗測試，結(jié)果顯示底部加工的內(nèi)6#螺紋旋進(jìn)6#螺栓后牢固、穩(wěn)定，橫孔插入3mm香蕉插頭緊密、無縫隙，目標(biāo)已實現(xiàn)。

5.3制作LED發(fā)光二極管回路

照明回路設(shè)計、制作，照明角度可實現(xiàn)多角度調(diào)節(jié)。照明回路設(shè)計為左右雙燈“金魚眼”設(shè)計，安裝在可折疊驗電器端頭上，燈珠電源采用驗電器內(nèi)置電源，夜間測量，當(dāng)被測設(shè)備與絕緣桿垂直，不方便觀察被測設(shè)備的接線時，折疊接頭可實現(xiàn)0-900轉(zhuǎn)動，能實現(xiàn)多角度調(diào)節(jié)，保證測量人員觀察設(shè)備的可靠性，并省去單獨(dú)照明人員。

通過對照明的角度、照明的距離、發(fā)光時間進(jìn)行測試，結(jié)果表明目標(biāo)已實現(xiàn)。

5.4制作非接觸式報警驗電裝置

借助近電報警器的原理，加裝電磁場感應(yīng)元件，利用同種電荷相互排斥，采用感應(yīng)動作箔片，通過感應(yīng)磁場使其動作，發(fā)出報警，進(jìn)行改進(jìn)。高福、曹志將改進(jìn)好的非接觸驗電報警器利用高壓工頻發(fā)生器進(jìn)行驗電試驗。通過對非接觸驗電報警器的測試，結(jié)果顯示0.4KV距離0.2m發(fā)出報警，10KV距離0.6-0.8米發(fā)出報警，無需接觸。保證了測試人員誤入帶電間隔，目標(biāo)已實現(xiàn)。

5.5制作香蕉拔插式線夾

將原有插頭進(jìn)行改造，將插頭周圍用彈性網(wǎng)狀包圍，拔出時網(wǎng)狀彈開，插入式網(wǎng)狀其填充作用，使其更緊密，牢固可靠。將制作好的香蕉插頭進(jìn)行拔插試驗，每組進(jìn)行10次拔插測試。

通過對香蕉插頭拔插力進(jìn)行測試，結(jié)果顯示測試拔插力19.6N，接觸緊密，彈性網(wǎng)狀無縫隙，目標(biāo)已達(dá)到。

5.6整體組裝

將所有部件進(jìn)行組裝，效果良好。

6.電氣設(shè)備絕緣測試輔助工具研發(fā)效果檢查

6.1目標(biāo)驗證

使用多功能絕緣電阻測試輔助工具，對單臺配電設(shè)備絕緣電阻測試用時進(jìn)行統(tǒng)計。

經(jīng)過測試統(tǒng)計，使用多功能絕緣測試輔助工具后單臺配電設(shè)備絕緣電阻測試時間為8分鐘。為了檢驗活動后絕緣測試時間的準(zhǔn)確性，又對現(xiàn)場配電變壓器、避雷器、絕緣測試統(tǒng)計。

操作人員由原來的夜間3人（包括照明人員）測試，降低到2人測試，減少了1名輔助照明人員。

該輔助工具在昏暗的環(huán)境下能夠使測試人員清楚的看到被測設(shè)備的接觸點，方便測試。在接近帶電設(shè)備時提前預(yù)警，代替了驗電器，將測量時的危險降到最低，確保人身安全，放電時將搖表測線插入接地端線夾，節(jié)省了放電接地線的連接，縮短了測試時間?？s短后小于20cm，方便攜帶。

6.2效益分析

時間效益：使用多功能絕緣電阻測試輔助工具后，絕緣測試時間大幅度縮短，整個測試過程為9分鐘以內(nèi)，節(jié)省了大量時間。

安全效益：輔助工具的非接觸驗電預(yù)警和照明以及放電功能，能夠有效保證測試人員的人身安全。安全生產(chǎn)使經(jīng)濟(jì)效益的前提和保障，經(jīng)濟(jì)效益是安全生產(chǎn)的必然結(jié)果，安全是潛在的效益，是一種不可估量的效益。

環(huán)保效益：通過廢舊驗電器及絕緣桿，實現(xiàn)了廢物再利用，減少了對環(huán)境的污染，避免了對資源的浪費(fèi)。

結(jié)束語

目前國內(nèi)電力行業(yè)沒有此類工具，該工具填補(bǔ)了這一空白，該工具的便攜性是一大亮點。功能方面，多功能絕緣電阻測試輔助工具將放電棒、放電棒接地線與搖表測試線合二為一、照明功能、非接觸驗電功能、絕緣桿伸縮便攜功能融合。性價比極高，易推廣。

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