一种换流站电动辅助接地线装拆工具的研制及应用

2018-12-21林锦峰邓曲然肖卫文葛萃辉李志龙

机电信息 2018年36期

林锦峰邓曲然肖卫文葛萃辉李志龙

（中国南方电网有限责任公司超高压输电公司广州局，广东广州510405）

0 引言

接地线是换流站日常工作中所需的一种重要安全工器具，其作用是在隔离开关拉开后，将可能来电侧的导线与接地点相连，当发生意外合闸造成突然来电时，将电引至接地点，避免突然来电导致检修人员触电，是保障电力工作人员安全的屏障，是电力系统的安全生命线。装拆接地线作为保证安全的技术措施，其操作效率影响着供电可靠性，低下的操作效率可能给操作人员带来人身伤害，降低工具的安全可靠性，也会导致检修时间的缩短，影响工作效率。因此，研制一种电动辅助接地线装拆工具具有重要意义。

1 换流站接地线装拆的现况

在换流站设备停电检修过程中，运行人员配合检修工作布置安措时需挂接临时接地线，但目前大部分换流站使用的接地线为手动旋转挂接型，存在接地线重、挂接费力、耗时长等问题。此外，对于高电压等级的换流站，导线离地较高处，而接地线绝缘杆长度有限，运行人员操作时必须借助绝缘高低凳或绝缘人字梯进行挂接。对于高处设备接地可能由于操作人员无法掌握绝缘杆重心而使其发生摇晃，增加挂接难度；而长时间挂接又可能导致体力不支，存在高处坠落等风险，人机功效低。

2 工具的构造与应用

2.1 技术要求

针对以上问题，电动辅助接地线装拆工具必须符合安全、可靠、实用、高效率的基本条件，其应满足以下技术要求：

（1）工具必须安全可靠，材料符合带电作业的绝缘要求，操作过程中必须保证操作人员的人身安全，且对设备无损伤。

（2）高效实用，能减轻操作人员的劳动强度，减少操作时间，提高作业效率。

（3）针对性强，可操作性高，工具能准确快速实现接地线装拆，且满足可重复使用的作业要求。

（4）工具的电机满足扭矩要求，具备无线操作条件，电源环保可循环利用，续航能力强，能满足装拆多组接地线的基本要求。

2.2 构造原理

针对目前存在的问题及工具技术要求，本项目以一组110 kV手动旋转挂接型接地线为对象，自主设计，结合数控机床技术研发一套电动辅助接地线装拆工具，该工具由电机驱动装置、电源、控制装置、连接金具、绝缘护套等组成。工具由电池电源供能，控制装置控制电机正反转，电机通过连接金具与接地线绝缘杆底部相连，电机转动带动接地线绝缘杆转动从而实现接地线装拆的功能，以针对性地解决目前存在的核心问题。

2.2.1 接地线连接金具

接地线连接金具（图1）的主要功能是稳固连接接地线与电机，使接地线绝缘杆与电机成为一体，由电机带动接地线绝缘杆一起转动。110 kV接地线绝缘杆是中空的，通过打开110 kV接地线底端的盖子将连接件左端插入接地线。在本项目中考虑了多种固定连接件与接地线的方法后，最终选用了螺钉固定的方法，其连接最为可靠。只需在接地线绝缘杆底端连接部位打一个螺丝孔，通过螺丝穿过连接金具左端螺孔与绝缘杆底部固定在一起，用螺母紧固便可实现一体化处理。多次试验证明，本方法可以牢固地对连接件、电机与接地线进行固定。连接金具外层安装了轴承，轴承外部套接绝缘护套，保证电机转动过程中绝缘护套不随电机一起转动，保护操作人员并方便其可靠握持接地线。

图1 接地线连接金具

2.2.2 正反转及调速电机

为适应可装拆的工作要求，本项目采用的电机为正反转两用电机（图2），只需通过转向按钮，便可轻易实现正转与反转的切换。考虑到工具在后期扩展到各种不同电压等级接地线的使用，电机设计为可调型，可以在一定范围内调整电机力矩，以适应不同应用条件。需装拆接地线的设备大部分在户外，由于有线电机的操作性低，本项目采用充电电池作为电源供电，无需接线，方便携带，便于现场操作。且在一块电池电量耗尽时，可快速更换电池，不影响现场操作，保证了续航能力。

图2 正反转及调速电机

2.2.3 绝缘护套

接地线绝缘杆、连接金具、正反转调速电机安装后为一体化机构，电机通过连接金具带动接地线绝缘杆转动从而发挥装拆的作用。然而运行人员操作时，由于绝缘杆转动无法握持，因此需要一个固定的绝缘护套来作为握持工具，保证绝缘杆转动时，操作人员可以牢固把握整体的方向。

项目采用聚氯乙烯材料作为绝缘护套（图3），符合绝缘要求，在保证操作人员安全的前提下，满足操作强度要求，作为操作人员固定操作杆的支点，它与连接金具通过轴承连接，完好地与内部结构贴合，又可以遮挡内部结构，防止砂石进入轴承，起到保护作用。

图3 绝缘护套

2.2.4 运作机理

操作人员将充好电的电池装入正反转调速电机尾部，调节合适的扭矩，按压启动按钮与正反转切换按钮，试验电机可正常使用。将正反转调速电机头部与接地线连接金具末端扣接，确保牢固可靠。将绝缘护套罩于接地线连接金具外部，与电机外壳相接，将接地线连接金具插入接地线绝缘杆内。调整接地线连接金具插入长度，使其连接孔与接地线绝缘杆末端连接孔相匹配，使用螺丝插入连接孔，并用蝴蝶螺母进行紧固，确保接地线与工具完整结合。运行人员手持绝缘护套，核对需接地设备的双重编号后，先安装接地线接地端并检查接地牢固，随后将接地线挂接至导线合适位置处，按压启动按钮使电机带动接地线旋转，从而使接地线步进机构与导线咬合，卡扣扣紧导线后，检查接地线安装质量良好，即完成接地线挂接操作。接地线拆除与安装的操作相反。

2.3 工具创新点

（1）增加了操作杆长度，提高了可靠性与便捷性。工具与绝缘杆连接后，一方面加长了接地线绝缘杆的长度，缩短了操作人员的操作距离，可以更容易地将接地线挂到导线上；另一方面，连接件上安装的聚氯乙烯绝缘护套既保证了绝缘性能，又可以在接地线本体旋转过程中保持绝缘杆稳定不晃动。

（2）电动助力，提高了操作效率。工具通过尾部安装的电机实现接地线旋转的操作，降低了操作难度，加快了操作时间，极大地提高了操作效率，节省了时间及人工成本。电机可以根据现场需求调节输出力矩，针对不同接地线旋转力矩的不同，可以实时进行选择，避免了功率不够导致无法自动旋转的情况，也能防止力矩过大损坏设备。

（3）循环利用，高效节能。工具采用即装即拆的方式，可以装在任意一组接地线上，使用之后也可马上拆除，方便下一组操作时使用。电机使用电池供电，无需接线，在任何场合都可以使用，能在各种环境下进行操作。

2.4 现场应用情况

2.4.1 应用实例

工具研制成功后，投入换流站现场应用，收到了良好的效果。运行人员利用停电检修期间进行了分组试验，同时采用传统方法与新工具进行了10组三相接地线的挂接和拆除，经过统计分析对比，平均计算出每组接地线装拆时间，得出使用工具前后的时间对比列表，如表1所示。

表1 使用工具前后的时间对比列表

对比分析试验结果表明：使用电动辅助接地线装拆工具后，整体作业时间从27 min减至13 min，作业时间大幅减少，作业效率提高了[（27-13）/27]×100%≈51.85%。

2.4.2 产生效益

（1）安全效益：电动辅助接地线装拆工具的使用，快速有效地解决了接地线装拆费时费力的关键问题。使用工具后作业时间大大缩短，提高了作业效率，为检修工作争取了更多的有效时间，降低了运行人员的作业强度，避免了由于疲劳作业带来的安全问题。

（2）经济效益：电动辅助接地线装拆工具的使用，缩短了停电操作的时间，尤其是在设备紧急抢修时，为紧急抢修争取了更多的时间，有助于检修人员对设备的消缺，减少了直流线路被迫停运时间，其带来的经济效益可观。同时，工具可循环利用，只需一次制作，便可长期使用，适用于同类型的不同电压等级的接地线装拆，经济实用，节能减排。