10 kV配电线路转角杆中相引线绝缘挡板的研制

章学兵，王 辉，夏 震，郑 真，孙 军，华陈健，巨国娇

(国网上海市电力公司青浦供电公司，上海 201799)

10kV配电线路转角杆中相引线绝缘挡板的研制

章学兵，王 辉，夏 震，郑 真，孙 军，华陈健，巨国娇

(国网上海市电力公司青浦供电公司，上海 201799)

在带电断、接转角杆中相引线作业过程中，应对带电部位和地电位设备做绝缘遮蔽处理，但转角杆中相导线断、接位置的特殊性，导致现有的绝缘遮蔽流程复杂、作业时间长。研制的一种新型的适用于转角杆中相引线的绝缘挡板。该绝缘挡板由电杆绝缘挡板和横担绝缘挡板组成，经过加工、打磨及装配，完成样品的制作；并进行电气试验和机械试验，试验结果表明绝缘挡板样品满足带电作业要求。介绍了在推广应用的过程中，绝缘挡板的使用所带来的经济效益、安全效益和社会效益。

配电线路；带电作业；转角杆；绝缘挡板

国网上海市电力公司青浦供电公司带电作业班探索带电作业新方法，创新带电作业新工具。2015年，青浦供电公司带电班共开展带电断、接支接引线项目1 146次。共减少停电10 018 h·户，多供电量达236.6万kWh，提高供电可靠率0.28%(见表1)。

由表1可知，在全年带电断、接支接引线项目中，转角杆支接引线断、接占比达到19%。

表1 2015年各杆塔类型作业次数

根据《10 kV架空配电线路带电作业指导书》带电断、接转角杆中相引线时，应对临相导线和地电位设备做绝缘遮蔽处理。转角杆在线路中用于线路转弯，中相导线连接为对接方式，其实际操作过程需要将两临相绝缘遮蔽。现有的绝缘遮蔽措施是采用绝缘布将电杆、横担、悬式绝缘子包裹，完成绝缘隔离[1](见图1)。

图1 转角杆中相引线作业常规绝缘遮蔽

1 解决方案的提出与分析

图1所示的绝缘处理主要存在两个问题：一是绝缘遮蔽处理流程较为复杂；二是作业时间较长。在对2015年青浦供电公司配电网转角杆中相引线断、接带电作业统计分析表明：中相绝缘遮蔽处理时间占作业总时间的36%，严重影响带电作业效率。针对配电网转角杆中相引线的作业位置，提出用硬质绝缘材料制作绝缘挡板，完成对电杆和横担的绝缘处理。绝缘挡板的研制需要解决三个基本问题：绝缘材料的选用、安装的牢固性和绝缘性的保障。对近五年带电作业绝缘遮蔽处理的分析得出：绝缘挡板安装在电杆或横担上较为方便、使用效果较好[2-3]。

2 绝缘挡板的设计

根据转角杆中相引线对接的位置和电杆、横担外观尺寸进行综合分析，考虑主线到支线横担间的距离，再结合现有绝缘遮蔽工具的优点，将绝缘挡板基本结构设计成如图2所示。

图2 绝缘挡板基本结构

2.1 绝缘材料的选择

完成绝缘挡板的基本结构设计后，需选择合适的绝缘材料，以满足绝缘挡板的安全性。带电作业绝缘遮蔽工具应具备优良的电气性能、机械性能、重量轻、防水性高、耐老化和易加工。为了增强绝缘挡板的安全性，考虑从技术较为成熟、应用较为广泛的绝缘材料中进行选择，主要有绝缘板材、绝缘管材、塑料薄膜、橡胶、绝缘绳等[3]。各绝缘材料的性能得分情况见表2。

表2 各种绝缘材料的性能得分情况

通过表2数据得知：绝缘板材和绝缘管材符合绝缘挡板的设计要求；再结合绝缘挡板外观设计特点，确定绝缘板材作为绝缘挡板的主材料。因绝缘挡板存在特殊性，其对设计材料的绝缘性、机械强度、重量、可塑性有较高要求，表3为各类比材料的特性。

表3 绝缘板材各类比材料的特性分析

由表3分析可知，聚丙乙烯在绝缘挡板特殊性要求方面表现出的综合性能较为优异，因此将其选定为绝缘挡板专用材料。

2.2 电气试验和机械试验

带电作业对安全性要求非常高，《国家电网公司电力安全工作规程》(以下简称《安规》)规定，带电作业用绝缘遮蔽工具必须满足绝缘强度和机械强度的要求，因此委托电力工业电气设备质量检验测试中心对聚丙乙烯绝缘板材进行电气试验和机械试验，并出具检测报告；试验结果表明聚丙乙烯绝缘板材满足带电作业要求。

2.3 电杆绝缘挡板的设计

电杆绝缘挡板的基本结构如图3所示。

图3 电杆绝缘挡板基本结构

(1)电杆绝缘挡板尺寸设计。电杆绝缘挡板的尺寸设计主要包括高度H1、厚度s、圆弧半径r(由L1、h计算出)。电杆绝缘挡板的高度H1由转角杆主线与支线间的距离决定。经过查阅资料和现场勘察可知，上海地区配电网转角杆分为钢筋混凝土电杆和钢管杆，经过测算后得到二者的相关参数，见表4。

表4 转角杆相关参数 mm

电杆绝缘挡板的高度H1要能适应钢筋混凝土电杆和钢管杆的主线-支线间距，即H1≤600 mm。由于在施工过程中会出现一定的误差，同时《安规》规定对带电作业中可能触及的其他带电体及无法满足安全距离的接地体均应采取绝缘遮蔽措施，即对主线-支线间的电杆部位进行遮蔽，因此将电杆高度H1设定为500 mm。挡板厚度s的设计主要考虑绝缘性、重量、可塑性。为了保证安全性，绝缘挡板的厚度不应小于3 mm，为了减轻重量、易于成型，绝缘挡板的厚度不应大于5 mm，因此取s=4 mm。挡板外径r需大于钢管杆主线-支线间的电杆外径最大值，同时又不能太大，结合实际经验将外径设计为500 mm。

(2)安装方式的确定。由实际工作经验可知，绝缘挡板安装在电杆上较为牢固可靠；结合多年来的绝缘遮蔽工具设计经验，电杆绝缘挡板安装在电杆上的方式有卡扣式、环扣式和夹持式三种，其基本结构示意图如图4所示。

图4 挡板安装方式

绝缘挡板的三种安装方式优缺点分析见表5，夹持式虽然易出现晃动，但是挡板的遮蔽效果还是存在，不会因外力因素而造成挡板脱落，符合带电作业遮蔽要求，因此确定夹持式为挡板固定在电杆上的安装方式。

表5 三种安装方式优缺点分析

挡板在电杆上的可靠固定需要绝缘夹子来实现。为了使绝缘夹子与挡板间的连接牢靠且便于安装，采用绝缘螺栓实现绝缘夹子与挡板之间的连接，根据实际安装需要，将绝缘螺栓的数量设定为3个。绝缘夹子的设计包括尺寸设计和夹持力设计；尺寸计算主要依据是以往的设计参数和作业人员平均握持长度；夹持力的设计需要考虑作业人员的可握持力和在电杆上的牢固性。

通过测量得出带电班作业人员平均握持长度为14 cm，绝缘夹子的可握持长度设计为12 cm。绝缘夹子采用厚度7 mm、宽度为24 mm的绝缘板材切割而成，并对边角做打磨处理，去除棱角。绝缘夹子内径的设计需考虑电杆外径和挡板内径，由电杆外径和挡板内径的参数确定绝缘夹子的内径，因此将绝缘夹子的内径设计为400 mm。

夹持力的设计需要考虑作业人员的握持力和挡板稳定性。据测算，带电班作业人员的最小握持力为50 N，而挡板的稳定安置需要的夹持力为30 N，即夹持力可选区间为30～50 N，因此将夹子的夹持力确定为40 N。考虑到作业的安全性和高效性，绝缘夹子采用金属弹簧来维持夹持力，弹簧外径为8 mm，线径为0.6 mm，35圈，自由长度34 mm，作用长度84 mm。

(3) 电杆绝缘挡板结构整合。根据挡板尺寸的设计，将电杆绝缘挡板设计为如图5所示；绝缘夹子的结构设计如图6所示。

图5 电杆绝缘挡板结构设计图

图6 绝缘夹子结构设计图

2.4 横担绝缘挡板的设计

根据实际作业要求，横担绝缘挡板的设计包括安装方式和尺寸设计。

(1)安装方式。绝缘挡板固定在双横担上有两种方式：挂钩式；卡槽式，如图7所示。

图7 绝缘挡板安装方式

挂钩式安装需要作业人员前倾将端部卡扣扣牢，存在安全隐患，卡槽式只需前推即可完成安装，稳定、牢靠且使用方便。为此，选择卡槽式作为绝缘挡板的安装方式。

(2)尺寸设计。为了保证作业安全性，绝缘挡板必须完全遮蔽横担；根据以往的绝缘工具设计经验，并结合转角杆的特殊性，设计出横担绝缘挡板平面结构示意图(见图8)。

图8 横担绝缘挡板平面结构示意图

由《国家电网公司配电网工程典型设计》可知，转角杆支线双横担的最大宽度为360 mm，考虑到实际施工过程中出现的误差，将挡板的宽度b设计为500 mm；转角杆作业位置下方两支线导线平均间距为750 mm，为避免出现遮蔽不全而影响作业人员安全，可以将挡板的长度a设计为1 000 mm，并将两侧宽边部分切割成圆弧状，以配合电杆；同时也能适应不同角度和方向的作业位置。在圆弧上方设计一个灵活的绝缘盖板，保证挡板一侧有效的绝缘遮蔽效果；圆弧直径必须大于钢管杆的直径270 mm，为此将圆弧直径rc设计为300 mm；为了保证对单侧横担的完全遮蔽，将b1设计为100 mm，则b2=100 mm。盖板厚度与挡板厚度相同，都设计为4mm，盖板安装位置a1=200 mm，b4=70 mm。为保证盖板的绝缘安全性，将盖板的尺寸设计为a2=200 mm，b3=360 mm。

横担挡板设计完成后需对卡槽进行设计，卡槽的主要功能是实现横担挡板的稳固安装，根据以往的设计经验及横担的结构特点，设计出卡槽基本结构示意图如图9所示。

图9 卡槽基本结构示意图

根据转角杆支线双横担的规格及实际安装过程中横担间距的规定[2]，卡槽的深度d1设计为110 mm，宽度l1设计为120 mm，底部挡板宽度l4设计为100 mm；卡板宽度l2设计为200 mm，卡板深度d2设计为35 mm，卡板安装位置l3设计为120 mm。

(3)方案整合。根据安装方式及挡板、卡槽结构分析，综合设计出横担绝缘挡板整体结构设计图如图10所示。

图10 横担绝缘挡板整体结构设计图

3 样品制作、试验、试用、推广

3.1 样品制作与试验

根据绝缘挡板整体结构图，利用三维制图软件Auto CAD设计出样品三维图纸。购买样品所需绝缘材料及元件，租借加工设备，经过测量、切割、打磨、粘合及装配，制作出绝缘挡板样品(见图11)。

图11 绝缘挡板样品

带电作业对安全性要求非常高，《安规》规定，带电作业用工器具必须满足绝缘强度和机械强度的要求，因此委托电力工业电气设备质量检验测试中心对制作的样品进行电气试验和机械试验，并出具样品检测报告。试验结果表明：制作的转角杆中相引线绝缘挡板样品满足带电作业要求。

3.2 样品试用与推广

为了检验样品的实用性，先在模拟线路上进行试用，绝缘挡板的使用解决了转角杆中相引线断、接的复杂流程，提高了工作效率，实用效果较好，其试用情况如图12所示。

图12 绝缘挡板样品试用效果

为检查绝缘挡板的实用性，绝缘挡板的样品在模拟线路中4个不同方位的转角杆上进行试用。试用结果表明：绝缘挡板的使用在保证安全的前提下，简化了绝缘遮蔽流程，减少了中相引线断、接作业时间，提高了工作效率，同时也提高了供电可靠性。

为在实际工作中推广使用绝缘挡板，上海青浦供电公司带电班将绝缘挡板的设计图纸归档整理，编写了10 kV配电线路转角杆装置中相引线绝缘挡板说明书及作业指导书，并委托实力较强的上海一涵电力设备有限公司进行加工生产。截至目前，绝缘挡板共使用82次，从实际作业效果来看，绝缘挡板使用安全、灵活、便捷，同时又能在分支杆上使用；简化绝缘遮蔽流程，保障作业人员安全，大大缩短作业时间，减少绝缘布的使用损耗，极具推广价值。

4 结语

在转角杆中相引线断、接带电作业中，设计的绝缘挡板安全性更加可靠，不仅能简化中相引线绝缘遮蔽流程，而且减少了作业时间，尤其在抢修作业中，通过使用该绝缘挡板，能使用户提前了22 min用上电，得到了广大用户的认可。

在经济效益方面，绝缘挡板的使用减少了购买绝缘布的开支，每年为公司节约1.8万元的绝缘工具成本，创收约3.6万元，创造GDP约6.6万元。

社会效益方面，绝缘挡板的使用减少了作业时间，提高了作业人员工作效率。应用绝缘挡板，大大提高了供电可靠性，提高了客户满意度，在实际生产过程中发挥了积极作用。

[1]带电作业技术导则：GB/T 18857—2002[S].

[2]国家电网公司.国家电网公司电力安全工作规程(配电部分)[M].北京：中国电力出版社，2014.

[3]王辉，章学兵，孙军，等.10 kV配电线路终端杆熔丝具上引线绝缘固定支架的研制[J].电力与能源，2016,37(4)：498-503.

WANG Hui，ZHANG Xue-bing，SUN Jun,et al.Development of fixed insulation carrier of top lead wires of fuse ware in 10 kV distributiong line terminal pole[J].Power and Energy,2016,37(4):498-503.

(本文编辑：杨林青)

DevelopmentofInsulationBaffleofMiddle-PhaseLeadWiresin10kVDistributionLineAnglePole

ZHANGXue-bing,WANGHui,XIAZhen,ZHENGZhen,SUNJun,HUAChen-jian,JUGuo-jiao

(StateGridShanghaiQingpuPowerSupplyCompany,Shanghai201799,China)

Intheprocessofdisconnectionandconnectionofmiddle-phaseleadwiresofanglepole,insulatingshieldshouldbeappliedtothelivepartsandearthpotentialinstallations.Currently,duetotheparticularityofoperatingpositionofleadwiresofanglepole,insulationshieldmeasureshavethedisadvantagesofcomplexprocessandlongeroperatingtime.Thispaperintroducesannovelinsulatingbaffleofleadwiresofmiddlephasein10kVdistributionlineanglepole.Theinsulationbaffleconsistsofpoleinsulationbaffleandcross-arminsulationbaffle.Aftertheprocessofmachining,grindingandassembly,thesamplewascompleted;theresultsofelectricalandmechanicaltestshowthatthesampleofinsulationbafflemeetstherequirementoflive-working.Furthermore,intheprocessofpopularizationandapplication,theinsulationbafflecanbringineconomic,secureandsocialbenefits.

distributionline；livework；anglepole；insulationbaffle

10.11973/dlyny201701009

章学兵(1990-)，男，硕士，助理工程师，从事配网带电作业技术研究。

TK

B

2095-1256(2017)01-0033-05

2016-11-23