500 kV变电站检修作业接地问题及应对措施探讨

彭永祥 严玲玲 马成华

(国网湖北省电力有限公司检修公司宜昌运维分部，湖北 宜昌 443000)

1 概述

为了保障变电站安全稳定运行，变电部门通常要定期开展“事前检修”。在变电站停电检修过程中，若线路突然带电，将严重威胁检修作业人员的人身安全，挂接地线是变电检修中保护人身安全的必要措施之一。

悬挂和拆除接地线是500 kV特高压变电站作业中常规的工作内容。然而，500 kV变电设备由于电压等级高、安全距离大，所以普遍外形尺寸大、安装位置高。例如，变电设备引流线挂接地位置高达10 m以上，再加上接地线自重较大，这就给接地工作带来很大不便，现场靠人工手持绝缘操作杆接地的方式很难完成接地任务，存在效率低、危险性大等问题。为解决500 kV变电站接地过程存在的问题，研制一种方便快捷可靠的新型接地线高空装拆装置是日常检修作业中的迫切需求。

2 500 kV变电站接地要求及存在的问题分析

2.1 接地要求

变电站挂接地线的主要作用是在检修变电设备时，避免设备突然带电或附近带电体感应电对作业人员的伤害，还可以泄放设备剩余电荷，因此，接地线是一种保护作业人员人身安全的必备工具，挂接和拆除接地线也是变电检修中经常要开展的工作。

《国网公司电力安全工作规程》中明确指出：“接地线应用多股软裸铜线，其截面应符合短路电流的要求，但不得小于25 mm2”。

安装接地线必须严格按照先接地端、后导线端(高压侧)的顺序执行，拆除时顺序相反。装拆过程最低需要两人，一人负责操作、另一人负责监护。接地线需固定牢靠，宜采用线夹等方式固定，严禁缠绕在导线上，可能引起局部发热。

2.2 存在的问题分析

500 kV变电设备由于电压等级高、安全距离大，所以普遍外形尺寸大、安装位置高。例如，互感器引流线挂接地位置高达10 m以上，如图1所示，再加上接地线自重较大，这就给接地工作带来很大不便，现场人工手持绝缘操作杆接地的方式很难完成接地任务，效率低、危险性大。

目前，500 kV变电站停电装拆接地线主要采用绝缘斗臂车、可升降机械检修平台等将工作人员送至预定高度进行操作，地面需要安排辅助操作人员及监护人员。采用绝缘斗臂车或检修升降平台的方式机械损耗大、成本高、时间长，且存在高处坠落及感应触电的风险。由于变电设备结构紧凑，操作大型机械存在诸多不便，稍有疏忽极易引起误碰带电间隔的恶性违章事件。此外，虽然检修线路处于停电状态，但是，开路的线路相当于一个较大的充电电容，存在自放电的可能，存在触电风险。

3 基于绳驱动的接地线高空挂接装置设计

3.1 绳驱动原理

绳驱动本质上来讲是基于挠性传动原理的，主要通过柔性的绝缘绳或钢丝绳传动，绳与轮之间静摩擦力产生主动轮与从动轮之间的力矩，通过非接触段将绳上的张力差传递到从动轮。这种力传导方式可以有效避免间隙、摩擦等非线性因素影响。总体来说，绳驱动装置具有优势(如表1所示)。

表1 绳驱动优势

从表1可以看出，基于绳驱动装置无论在传动效率还是在集成化设计、后期维护方面都具有天然优势，基于此原理设计开发变电站接地线装拆装置是切实可行的，可以提高变电站检修作业效率、降低工作劳动强度。

3.2 结构设计

绳驱动装置主要由支架及移动机构、多节伸缩杆和驱动结构三个部分组成。

支架固定在伸缩杆的底盘上，可根据需要调整为折叠式，方便收纳，支架底部连接有万向脚轮，可锁紧，伸缩杆底盘周向布置3对支架(见图2)。

多节伸缩杆由一节固定低筒和多节伸缩筒组成，每一节伸缩筒底盘都设有滑轮，顶部开有方槽，方槽内对称布置两个滑轮，最顶部的伸缩筒顶端设有夹具，末端采用省力扳手，工作时可将接地线夹紧在顶端，固定在伸缩筒上。伸缩杆采用高强度绝缘材料制作，以提高装置的强度及耐用性。驱动部分采用钢丝绳作为驱动部件，由一个带棘轮的绕线装置卷绕，棘轮机构能起到自锁和省力的作用(见图3)。

第一节钢丝绳穿过第一伸缩筒的顶端滑轮以及第二伸缩筒底盘滑轮，末端固定在第一伸缩筒的另一侧，第二节钢丝绳的一端固定在第一伸缩筒的顶部，穿过第三伸缩筒顶部滑轮及底盘滑轮，末端固定在第二伸缩筒顶部另一侧，如此重复(见图4)。

3.3 接地线截面面积设计

接地线截面面积通常通过接地线融化电流来换算，其数学模型可用I.E.Ondendonks(奥迪道克)公式表征：

(1)

其中，Im为接地线融合电流，A；A为接地线截面，圆密耳；t为承受电流的时间，s；Tm为金属融化温度，℃；Ta为环境温度，℃。

通常使用铜质材料作为接地线，则Tm=1 083 ℃，环境温度Ta取40 ℃，接地线截面面积S=1 973/A，降值因子取1.08，代入式(1)中可得：

(2)

式(2)中I为短路电流，接地线承受短路电流的时间取0.1 s，则有：

S=1.204I×10-3

(3)

500 kV变电站设备短路电流若取I=30 kA，代入式(3)中得S=35 mm2，符合电力安全工作规程中规定的不小于25 mm2的要求,且符合工作实际经验。故本装置接地线拟选用35 mm2截面面积的铜质导线。

3.4 工作方式

驱动部分固定在第一伸缩筒上，工作时人工驱动摇柄，此时钢丝绳收紧，第二伸缩筒上升，第二伸缩筒上升带动第三伸缩筒上升，借而使得整体上升，当到达指定位置时，棘轮结构锁死，不会因杆件及接地线自重而收缩。

4 结语

针对500 kV变电站检修作业挂拆接地线存在挂点高、劳动强度大、效率低等问题，文章设计了一种基于绳驱动的500kV变电站接地线高空装拆装置，其主要由万向运动底座、防倾覆三脚支撑架、自动挂接机构、绳驱动机构、多节伸缩机构等部分组成。该装置具备结构轻便、操作简单、无需额外动力、方便存储携带等特点，具有较好的应用前景。