智能接地线的研制与应用

宋恒东，潘灵敏，韩学春，吴 伟

(国网江苏省电力有限公司检修分公司，江苏 南京 211102)

0 引言

工作接地线是电力作业不可缺少的安全工具，对电力作业人员的人身安全起着极其重要的保障作用，检修前作业人员应在作业地点两端挂接安全可靠的接地线，而在实际操作中由于工作接地线挂设难度大、不牢靠等致使导线烧伤的现象时有发生。检修完成后，作业人员应将全部接地线拆除后才能对线路送电，但目前国内外电网重大安全事故中，接地不良和带地线合闸的恶性事故占很大比重。由于输电线路较长，往往需要增加挂设多组接地线，存在漏装和漏拆接地线的可能。如果漏装接地线或接地不良，将会造成感应电放电损伤导线及威胁到检修人员的人身安全；如果漏拆接地线，将会造成带地线合开关的恶性事故。

目前，接地线的挂接和拆除情况的确认主要依赖于线路作业人员的人工巡查和清点，现有手段均属于人工现场巡查及事后记录方式，虽然能对巡查人员的路径进行事后监督，并用电子方式记录巡查情况，但不能及时发现并解决接地线的安全装拆问题，不能及时发现和制止带地线合闸行为，不能对线路检修流程进行全过程监视，不能提升检修和恢复送电环节的安全保障措施，无法实现输电线路检修的安全监视。为解决上述问题，更安全的进行线路检修工作，研制一种智能接地线势在必行。

1 智能接地线的基本原理及挂接方式

1.1 智能接地线的原理及结构设计

高压线路在停电检修时，为了避免意外送电或线路带有感应电，而引起作业人员发生触电事故，用短路接地线挂在线路上，把线路直接对地短路以确保安全。传统接地线不具有监测功能，无法监督流动接地线的挂接、拆除情况，线路指定位置是否有效挂接与拆除了工作接地线无法采用技术手段监管，会给现场工作人员带来极大的安全隐患，安全形势严峻。

智能接地线在线夹上安装监测模块，当接地线挂接牢靠时，监测模块电极通过裸导线与线夹形成电气回路，并通过内置的通信模块传输至网络平台，及时监测接地线的状态。若接地线发生脱落或被摘除时，监测模块无法与线夹形成电气回路，网络平台将显示接地线未挂接状态。下文将详细介绍智能接地线的构造及使用过程。

智能接地线具有将接地装置工作状态、工作位置、夹持紧度、异常报警信息等实时传输的功能，则即可使现场作业人员实时掌握接地装置的工作状态，收到报警及时给予纠正，保证一线作业人员的安全；又可通过预装的通信模块，经现代通信手段将接地装置工作状态实时传输到控制后台，方便远程监控与监测，便于安全管理部门和生产管理部门实时掌握作业现场情况，实施有效管理。

针对上述技术问题，设计了一种带监测挂式接地钩，如下图1 所示。

图1 智能挂式接地钩

智能挂式接地钩由接地钩体、夹线钩舌、监测模块和翻转连接挂架组成，监测模块安装在接地钩的夹线钩舌上，在监测模块上装设有电极以及与夹线钩舌连接的钩体电极螺丝，电极及钩体电极螺丝分别用导线与监测模块内部的挂线检测电路连接，电极与夹线钩舌相互绝缘，接地钩上挂接的线路裸导线与电极和夹线钩舌接触形成电气连接回路，该电气连接回路与监测模块通过导线连接。监测模块由检测控制电路、无线数传模块、卫星定位模块、内部供电电池电压检测电路及通信模块等组成，通信由2G，4G 或NB-lot 通信模块构成网络传输组件，卫星定位模块为GPS 和北斗双模卫星定位系统，在接地钩挂接状态发生改变时，通过内部程序自动完成通信协议转换和数据收发控制，将检测到的挂线、摘线状态信息、卫星定位的位置信息及内部供电电池的电量信息，通过NB-lot 无线通信网络发送至系统云平台服务器。监测模块采用锂电池作为供电电源，电池容量不低于2 000 mAh，由于模块功耗低，根据接地线实际使用情况推算，理论上一块电池可工作年数大于5 年。图2 为智能接地线状态改变传送示意图，通信转发控制模块集成在接地钩监测模块。

1.2 智能接地线的挂接使用方式

在接地钩体的上方设有挂接沟槽，翻转连接挂架上开设有绝缘绳固定孔和连接销，翻转连接挂架底部跨装入接地钩体，并使翻转连接挂架固定销孔与接地钩体上的翻转连接挂架定位滑动槽对正后用连接销穿入固定，翻转连接挂架上部的连接销孔穿入连接销，绝缘操作绳固定在翻转连接挂架的绝缘绳固定孔上。

接地钩在挂接线路裸导线时，将接地导线的接地端接地固定连接好，翻转连接挂架上部的连接销勾住接地钩体上部的挂接沟槽内，操作绝缘绳将接地钩垂吊或抛挂到线路裸导线上，并勾住线路裸导线，拉紧绝缘绳使线路裸导线滑入接地钩体的钩内下部，同时被夹线钩舌夹紧，将绝缘绳拉紧并系在杆塔上的合适位置，完成挂接线路裸导线。

接地钩体上挂接的线路裸导线，同时与电极和夹线钩舌接触形成电气连接回路，该电气连接回路经钩体电极螺丝的连接线和电极连接线与监测模块内部电路板的挂线检测电路连接，监测模块内部检测电路监测接地钩的挂线状态信息，在监测模块的外壳接口外设有橡胶密封圈，具备密封防水能力。

所述接地钩在挂线状态需要摘除时，松开绝缘操作绳，使翻转连接挂架在重力的作用下脱离接地钩体上部的挂接沟槽，此时再次拉紧绝缘操作绳，通过翻转连接挂架底部的连接销，拉住翻转连接挂架定位滑动槽使接地钩体翻转后，将接地钩体从线路导线上拉出。

智能接地线挂接时的两种状态如图3 所示。

图3 智能接地线挂接时的两种状态

2 智能挂式接地钩的研制

根据行业现状对智能接地线的迫切需求，结合传统工作接地线在挂接导线时弊端，所研制的智能接地线主要部件为：新型接地线夹、监测装置、转发控制器、语音端告警系统，管控系统等，表2 为接地线夹的详细组成部分。

表2 智能接地线的系统组成

3 现场试验应用

智能接地线已经通过耐受工频高压电场强度环境测试，检测通信电路部分通过了国网电力科学研究院实验验证中心的电磁兼容测试。

根据现场实际，对所研制的智能工作接地线进行了现场模拟试验。智能接地线采用钩式线夹，即“钩挂式”就位。使用时，将钩式线夹放置在导线下方，线夹开口对准导线，向上一提，可轻松完成挂接。监测模块嵌入线夹侧面，结构牢靠。挂接过程中智能接地线满足冲击性能要求。

现场应用试验表明，该接地线操作便捷高效、连接牢固，无需人工绑扎，拆除简单方便。

研制的智能工作接地线与普通接地线相比，具有以下优点。

(1) 智能监测：可监测接地装置的线夹是否与220 kV 及以上电压等级导线接触良好，通过实时监测检查线夹是否夹紧，彻底杜绝了接地装置虚挂及因接地不良造成的感应电、倒送电等引发的现场作业人身伤害事故。

(2) 智能管控：利用北斗或GPS 卫星定位系统的定位优势，对接地装置使用位置卫星定位，能够准确实时监测接地装置的状态，可体现入库状态、使用状态，实现智能化管控。

(3) 智能闭锁：智能接地装置实时显示接地监测状态和预警信息，可通过手机APP 等现代通信手段实时远方监测接地装置是否悬挂或拆除，可与防误闭锁装置结合进行防误闭锁，彻底杜绝带接地线合刀闸送电等一类恶性误操作事故。

4 结束语

综上所述，新开发的新型智能接地装置具备了自动监测接地状态，自动后台报警和远程管理及操控功能，为一线作业人员的安全生产提供了更加可靠、安全的作业环境，也为进一步实现现代技术管理开辟了新的思路与实践案例，更为电力安全工器具的升级换代打开了探索与实践之路，具有现实意义和广阔前景。江苏省检修公司将智能接地线挂接在导线上试用一段时间，试用单位反应良好。在此基础上，目前正在推广该智能接地线的使用，逐步推动接地线革新。