新型引流線搭接工具的研制與應(yīng)用

陳 冉,陳繼祥

江蘇省電力公司東海縣供電公司,江蘇 連云港 222000

0 引言

隨著城市建設(shè)的迅速發(fā)展,電力用戶對(duì)供電的要求由可供電向供電的可靠性轉(zhuǎn)變,為了減少停電時(shí)間甚至不停電,各地供電公司加快了10 kV配電網(wǎng)帶電作業(yè)的開展與推廣[1]。目前,帶電作業(yè)主要采用絕緣手套作業(yè)法和絕緣桿作業(yè)法,其中絕緣桿作業(yè)法對(duì)帶電作業(yè)裝備和人員技能水平要求比較高,絕緣器具的性能直接影響作業(yè)效率和質(zhì)量。為了提高作業(yè)效率和質(zhì)量,有必要研究更為理想的引流線搭接工具?；诖?本文從不停電作業(yè)專業(yè)性和安全保障特點(diǎn)出發(fā),研發(fā)了一種帶電作業(yè)用的新型引流系統(tǒng),能夠?qū)崿F(xiàn)遠(yuǎn)距離絕緣桿間接操作,以及全絕緣防弧和電流實(shí)時(shí)無(wú)線傳輸和接收等功能,可促進(jìn)電力行業(yè)的發(fā)展[2]。

1 傳統(tǒng)引流線帶電搭接

1.1 搭接步驟

絕緣引流線是屬于國(guó)家電網(wǎng)公司第二、三類配網(wǎng)帶電作業(yè)經(jīng)常用到的輔助絕緣類工具,用于更換電路中損壞設(shè)備或分支線路投運(yùn)等項(xiàng)目中臨時(shí)建立旁路[3]。傳統(tǒng)使用的引流線在作業(yè)時(shí)至少需要2名電工配合操作,作業(yè)前要先進(jìn)行施工現(xiàn)場(chǎng)勘查、旁路分流值范圍確認(rèn)、設(shè)備負(fù)載是否退出檢查等。絕緣引流線安裝作業(yè)時(shí),1號(hào)和2號(hào)電工佩戴絕緣手套,通過(guò)傳統(tǒng)的工具先把絕緣引流線的一端固定在需要旁路的設(shè)備首段,再將引流線的另一端頭固定在需要的旁路。

1.2 傳統(tǒng)引流線帶電搭接弊端

傳統(tǒng)引流線從帶電施工開始就一直被沿用,但隨著我國(guó)電網(wǎng)布局的擴(kuò)大和各類設(shè)備的更新,這種傳統(tǒng)的引流線缺陷就慢慢顯露出來(lái),主要的體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面[4]。

蹬桿作業(yè)時(shí)需要大概30 s,會(huì)消耗大量的體力,對(duì)體力是極大的考驗(yàn)。長(zhǎng)時(shí)間作業(yè)會(huì)導(dǎo)致電工雙腿顫抖,所以在整個(gè)操作作業(yè)過(guò)程中要時(shí)刻保持精神高度集中[5]。搭接結(jié)束后還需要30 s從電桿下來(lái)。正常作業(yè)時(shí)2個(gè)熟練的電工搭接1根引流線大概需要15 min(見表1)。

表1 傳統(tǒng)引流線搭接操作分步用時(shí) 單位:min

傳統(tǒng)引流線2個(gè)接線端口為非絕緣設(shè)計(jì),連接安裝后需要進(jìn)行二次絕緣防護(hù),存在安裝工序繁瑣、作業(yè)量大、用時(shí)長(zhǎng)的情況。在進(jìn)行長(zhǎng)線路、空載帶電電纜搭接工作中,設(shè)備固有的電容電流必須采取相應(yīng)的防電弧裝備才能保證作業(yè)人員人身安全。常規(guī)絕緣引流線因?yàn)椴痪邆湟欢ǖ姆离娀」δ?此類裝備的適用性、安全性存在不足(見圖1)。

圖1 傳統(tǒng)引流線接觸端口裸露

2 新型絕緣引流線帶電搭接工具設(shè)計(jì)

針對(duì)傳統(tǒng)引流線帶電搭接存在的不足,本文根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的調(diào)研和實(shí)操經(jīng)驗(yàn),主要從提高作業(yè)效率、人員安全系數(shù)、進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)測(cè)量智能化3個(gè)方面入手研制新引流線搭接工具。具體要求包括滿足《電力安全工作規(guī)程(配電部分)》要求的安全性,符合10 kV帶電作業(yè)要求[6]。

新引流線搭接工具把絕緣引流線搭接電線的接觸部分模塊化,能適應(yīng)所有規(guī)格的電纜截面,實(shí)現(xiàn)接觸面95%以上,同時(shí)通過(guò)絕緣桿及管中管設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了地電位作業(yè)應(yīng)用,操作靈活,搭接省時(shí)省力效率高。其具備一定的防電弧能力,分流絕緣線及連接夾具完全封閉于絕緣材料做成的絕緣罩內(nèi),達(dá)到了與外界絕緣隔離防電弧效果;通過(guò)絕緣化設(shè)計(jì)優(yōu)化了以往需要二次絕緣防護(hù)的操作模式,大大提高了操作人員作業(yè)的安全系數(shù)。

2.1 新型活塞式絕緣型線夾

在傳統(tǒng)的引流線夾作業(yè)時(shí),會(huì)在準(zhǔn)備電纜規(guī)格上花費(fèi)很大工夫,尤其是兩端裸露的端口,會(huì)給作業(yè)人員帶來(lái)安全威脅,基于此,研制了新型活塞式絕緣線夾。

新型活塞式線夾設(shè)計(jì)如下:上模蓋固定連接于絕緣支架頂部,上模芯設(shè)置于上模蓋的安裝槽內(nèi);絲杠螺母固定連接于絕緣支架底部,引流線端部連接于絲杠螺母,外桿螺紋連接于絲杠螺母;內(nèi)置桿外側(cè)設(shè)置有瞬間釋放彈簧,瞬間釋放彈簧上端固定,瞬間釋放彈簧下端與外桿的階梯面接觸;下模芯設(shè)置于下模蓋內(nèi)的安裝槽中,引流線感應(yīng)器套設(shè)在引流線上,用于監(jiān)測(cè)引流線電流值;操作人員進(jìn)行操作時(shí),在瞬間釋放彈簧的作用下,上模芯和下模芯合并,安全迅速地夾持住輸電線纜,完成引流線一端的固定;需要解除引流線時(shí),向下拉動(dòng)內(nèi)置桿即可松開輸電線纜。

設(shè)計(jì)中采用上下模芯組合式設(shè)計(jì),節(jié)省了在每次作業(yè)前更換模芯的時(shí)間,該裝置適應(yīng)各種作業(yè)環(huán)境,可以更便捷地應(yīng)用于不同規(guī)格的電纜型號(hào),減少了人工的投入,提高了作業(yè)效率,再加上絕緣支架和絲桿螺母的結(jié)合以及伸縮式設(shè)計(jì),有效解決了作業(yè)高度的難題,降低了作業(yè)人員在作業(yè)過(guò)程中的難度系數(shù)。此外,一體化設(shè)計(jì)使作業(yè)工具變得更加輕便靈敏,進(jìn)行引流線的接搭時(shí),沒(méi)有太過(guò)于繁瑣的操作,不僅提高安全系數(shù),也縮短了在整個(gè)作業(yè)過(guò)程中的時(shí)間,進(jìn)而達(dá)到了不間斷作業(yè)的效果。

2.2 絕緣防電弧罩殼

當(dāng)操作人員掛線時(shí),為避免操作人員直接和新型絕緣引流線裝置接觸,在新型絕緣引流線裝置外加裝防護(hù)罩(見圖2),保證了操作人員的安全[7]。防護(hù)罩有滅弧功能,當(dāng)新型絕緣引流線裝置掛在輕負(fù)荷導(dǎo)線時(shí),會(huì)產(chǎn)生較大電弧,對(duì)操作人員有危害,防護(hù)罩可以擋住電弧,避免人員傷亡。

圖2 絕緣防電弧罩殼

絕緣防電弧罩殼設(shè)計(jì)主體用于短接2根平行電纜,在金屬固定夾上緣和線纜貼合固定后,再旋轉(zhuǎn)握把帶動(dòng)滑動(dòng)螺紋軸桿旋轉(zhuǎn),實(shí)現(xiàn)頂升或下降金屬固定夾下緣,從而能夠夾緊和松開線纜,更加便捷安全。其中內(nèi)嵌是可拆卸的,針對(duì)不同線纜的線徑更換不同內(nèi)嵌,內(nèi)嵌滑動(dòng)卡在固定夾上下緣上,可以靈活運(yùn)用到實(shí)際項(xiàng)目中。

新型絕緣引流線采用絕緣桿間接帶電安裝,其中絕緣防電弧罩殼是利用良好的空氣絕緣;張力彈簧和絕緣罩實(shí)現(xiàn)小電流消弧和防電弧傷害;再結(jié)合電流檢測(cè)藍(lán)牙無(wú)線傳輸實(shí)現(xiàn)作業(yè)全過(guò)程的電流檢測(cè)和語(yǔ)音告知,實(shí)現(xiàn)地面工作負(fù)責(zé)人實(shí)時(shí)智能化檢測(cè)設(shè)備運(yùn)行電流狀態(tài),滿足現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)規(guī)范管控要求。

2.3 新型絕緣引流線掛載測(cè)量盒

新型絕緣引流線掛載測(cè)量盒打破了傳統(tǒng)方式,測(cè)量過(guò)程更加智能化:根據(jù)STM32控制輸出的電流數(shù)據(jù)、間隔控制準(zhǔn)確性進(jìn)行驗(yàn)證,通過(guò)藍(lán)牙傳輸可以在地面控制測(cè)量間隔時(shí)間,自動(dòng)接收檢測(cè)電流數(shù)據(jù),再對(duì)比正常電流值域進(jìn)行判斷,超過(guò)時(shí)則會(huì)報(bào)警提醒,防止電流過(guò)大造成不可挽回的損失。通過(guò)STM32的控制采樣自動(dòng)處理數(shù)據(jù),并最后顯示在手機(jī)app中,減少了人力的投入,縮短了作業(yè)時(shí)間,在很大程度上降低了風(fēng)險(xiǎn)系數(shù),整體的設(shè)計(jì)思路更具有創(chuàng)新性和智能化,契合絕緣引流線帶電搭接作業(yè)。

3 新型絕緣引流線搭接工具的應(yīng)用

新型絕緣引流線正式使用前需要經(jīng)過(guò)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)臏y(cè)試試驗(yàn),并且通過(guò)多次試驗(yàn)符合作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)后再投入使用[8]。測(cè)試過(guò)程如下。

首先,根據(jù)操作現(xiàn)場(chǎng)電纜型號(hào),確定引流線開合式端口,保證引線工作狀態(tài)的整體絕緣電線的接觸部分模塊化,在做到絕緣性強(qiáng)的同時(shí),也要考慮到作業(yè)人員對(duì)引流線搭接的便捷性。其次,當(dāng)用手轉(zhuǎn)動(dòng)手持桿時(shí),絲杠做上升運(yùn)動(dòng),帶動(dòng)下模蓋向上運(yùn)動(dòng),上模蓋上模芯掛在去皮的裸導(dǎo)線上,靜止不動(dòng),上模蓋和下模蓋慢慢合并,直到上模芯和下模芯夾緊裸導(dǎo)線為止。最后,電流互感器套在引流線上,當(dāng)引流線存在電流時(shí),電流互感器二次側(cè)回路產(chǎn)生二次電流,輸入到電流測(cè)量模塊獲取當(dāng)前電壓值,主控模塊將電壓值轉(zhuǎn)化成對(duì)應(yīng)的電流值,隨后通過(guò)藍(lán)牙模塊和電源電路將電流值顯示出來(lái)和通過(guò)藍(lán)牙傳輸?shù)绞謾C(jī)app上,電源電路用于給整個(gè)系統(tǒng)穩(wěn)壓供電,如圖3所示。

圖3 新型絕緣引流線掛載測(cè)量盒流程圖

經(jīng)過(guò)上述測(cè)試后發(fā)現(xiàn),新型絕緣引流線掛載盒不僅減少了作業(yè)工器具的數(shù)量,省去原來(lái)的登桿裝備、U型螺栓、引流線固定器等工具,實(shí)現(xiàn)了實(shí)時(shí)性檢測(cè)智能化,而且桿上作業(yè)人員由原來(lái)的2人改為1人,縮短了作業(yè)測(cè)量電流的時(shí)間,實(shí)現(xiàn)了真正意義上的智能化電流檢測(cè),提高了作業(yè)效率。

首先,新型活塞式線夾的箱體部分帶有上下模芯,電工可根據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)導(dǎo)線截面,進(jìn)行更換模芯即可作業(yè),實(shí)現(xiàn)了快速作業(yè),更好地保證了裸導(dǎo)線和模具的接觸面積和連接處的載流能力,再加上上下絕緣罩的安全包裹,使得整個(gè)作業(yè)過(guò)程效率提高。其次,滅弧絕緣罩隨后將上下絕緣罩合攏,達(dá)到了整體結(jié)構(gòu)的絕緣效果,此過(guò)程操作簡(jiǎn)單易上手,節(jié)省了作業(yè)時(shí)間[7]。最后,安裝掛載測(cè)量盒,作業(yè)人員可以通過(guò)手機(jī)app控制,例如設(shè)置檢測(cè)時(shí)間每次間隔60 s,此時(shí)計(jì)時(shí)器開始計(jì)時(shí),在60 s后可在app頁(yè)面看到測(cè)量引流線中電流值的大小,如圖4所示。

圖4 引流線電流檢測(cè)助手平臺(tái)

可以在頁(yè)面提前設(shè)置安全電流閾值,超過(guò)閾值則會(huì)報(bào)警,整個(gè)作業(yè)流程得到了簡(jiǎn)化。在新型引流線帶電搭接過(guò)程中,2名作業(yè)人員使用這套新型引流線可在10 min內(nèi)完成搭接[8]。

4 結(jié)束語(yǔ)

在處理常見的10 kV配電線路帶電作業(yè)維修時(shí),為了達(dá)到時(shí)效與安全并重,需要?jiǎng)?chuàng)新引流線帶電搭接工具的設(shè)計(jì)。作業(yè)工具的先進(jìn)性直接影響著整個(gè)項(xiàng)目的周期,通過(guò)對(duì)傳統(tǒng)引流線改良與創(chuàng)新,本文提出并設(shè)計(jì)了創(chuàng)新型滅弧絕緣罩,提高了作業(yè)安全系數(shù);活塞式絕緣線夾操作桿可以伸縮式設(shè)計(jì),節(jié)省了作業(yè)爬桿時(shí)間,其中為了實(shí)現(xiàn)電流檢測(cè)的智能化,設(shè)計(jì)了基于STM32的掛載測(cè)量盒,實(shí)現(xiàn)了作業(yè)設(shè)備的輕便化和作業(yè)過(guò)程的高效化。