接地线辅助安装套件的设计

邱健龙

国网福建省电力有限公司泉州供电公司  福建泉州  362018

摘要：接地线装设是电气设备停电检修过程中最为耗时耗力的环节，本文通过对现有接地线夹及接地点的分析，找到了现有接地线的弊端，研制了一组能实现多角度、大尺度范围、多类型接地点轻松装设的接地线的辅助安装套件。套件采用模块化设计，包含角度调节机构、尺寸调节机构、辅助固定机构、中间承力机构四大组件，能广泛适配现有各类接地线，无需额外改造，在保证接地可靠的同时，还能减少操作工时，具有较高的推广应用价值，获得2021年度福建省QC成果特等奖。

关键词：接地线;角度;辅助;安装

【中图分类号】TM755

0 引言

携带型短路接地线是将已停电设备与大地临时短路的一种安全工器具，其目的是在停电的电气设备上工作时，释放设备储存的电能，限制其产生对地电压，防止设备突然来电或临近其他高压带电设备产生静电或电磁感应触电，保证检修人员的人身安全。《国家电网公司电力安全工作规程》（变电部分）7.4.2条中明确指出“当验明设备确已无电压后，应立即将检修设备接地并三相短路”。随着变电站智能化水平的不断提升，装设接地线已经成为电气设备倒闸操作过程中最为耗时耗力的环节。提高接地线一次性装设成功率，缩短接地线装设时间，减轻作业人员操作负担，从而在一定程度上减少停电检修作业时间，提升电网企业优质服务水平，成为长期以来孜孜以求的热门问题。

1接地线安装问题现状

1.1 现有接地线问题

现有接地线种类繁多，按线夹类型大致可分为螺旋平口式、螺旋喉头式、双簧挂钩式、鸭嘴式及钳夹式五种。根据现场调查，各类接地线均不同程度的存在装设角度不可调、线夹开度不足、线夹卡涩、接地线重量偏大等问题，详情见表1。除鸭嘴式外，其余四种型式在国网泉州供电公司变电站均有应用，其中钳夹式由于安装风险较大，仅用于已具备接地措施时的辅助接地和个人保安。

根据调查表可知，线夹卡涩只出现于螺旋平口式和螺旋喉头式。现场试验发现，原因主要是线夹直接连接铜线，因铜线重量过大从而拉扯着与之相连的螺杆，导致螺杆歪斜，螺纹拧动困难。受力情况如图1所示。

根据现场调查，接地线重量偏大主要出现在高电压等级接地线，其原因主要是随着电气距离的增长，需要使用的绝缘杆和接地线长度也同样倍增，现场称重可知，110kV接地线仅重约8kg，220kV接地线重量就达到了15kg，多相挂设时，由于接地铜线重量增长，对端头的拉扯力也同步增大，不但导致安装困难，还同步增加了线夹卡涩概率。

1.2 设备接地点问题

由于装设角度与线夹开度与设备接地点关系密切，进一步调查接地线装设困难的设备接地点，包括了避雷器出线，绝缘套管出线、主变出线、开关柜内母排、站用变出线、电容器组母排等处。对相关接地点进行现场测量，并根据其关联的安装问题类型，可将接地点类型简化为：多层母排，倾斜母排、大线径导线、倾斜导线四种，结果如表2。

根据调查结果可知接地线角度可调节范围应与绝缘杆呈0-90°，尺寸调节机构可夹持范围应小于导线最小线径4.5mm，大于多层母排最大厚度50mm。而原有的各类接地线夹均未开展过相关数据调查，碰到装设角度问题时，不能只调节线夹，需要整根接地线一起调整角度才能安装;碰到线夹开度问题时，对于多层母排和大线径导线可能出现无法安装的情况，小尺寸设备又可能出现接触面积和夹紧力不够的情况。

1.3 各类改进型接地线推广问题

查阅相关文献资料和专利，各类接地线的改进型方案很多，都或多或少的解决了原有接地线存在的问题，但全部采用另起炉灶的模式，研制全新的接地线。由于接地线寿命通常较长，《国家电网公司电力安全工作规程》（变电部分）附录L规定：接地线试验周期为5年，各类改进型接地线的应用可能会导致资源浪费，忽视了企业经营层面降本提质增效需求，这一定程度上阻碍了推广。

2 接地线辅助安装套件设计

根据前述分析，应避免重新研制接地线，而是设计一款能与现有接地线适配的辅助安装套件，通过角度调节机构解决装设角度不可调的问题，通过尺寸调节机构解决线夹开度不足的问题，通过辅助固定机构解决线夹卡涩问题，通过中间承力机构解决接地线重量偏大问题。

2.1角度调节机构设计

根据设计需求，角度调节机构的调节范围应大于“与绝缘杆夹角0-180°”。由于进一步增加旋转角度能简化结构，减少复杂机构增加的加工、装配、维护、操作时间，降低卡涩可能性。最终，角度调节机构设计了中轴旋转式方案，实现单一旋转平面360°调节，配套蝶形螺栓作为中轴，调节方法简单，免去了调节方向选择，装拆更为省时省力，如图2所示。

角度调节机构直接与接地线夹直接相连，为确保可靠夹持，因此需要满足各类接地线夹的尺寸要求，实现通用适配。以螺旋平口式为例，其中机构夹持面的长度L应大于线夹长度L1，机构夹持面宽度W应大于线夹最小夹持厚度W1，小于线夹最大夹持厚度H2，机构夹持面高度H应大于线夹宽度H1，如图3所示。

2.2 尺寸调节机构设计

根据运维人员装设体验反馈，双簧挂钩式装设速度最快，最为省力，因此，尺寸调节机构借鉴其结构特点，设计了压紧式调节机构。通过“儿”字形结构与调节弹簧，在增大夹持宽度范围的同时，确保足够的夹紧力，使可调节范围L1大于4.2-50mm的区间。原接地线夹接触面积不存在问题，因此，为确保足够接触面积，机构宽度W与线夹宽度W1保持一致，机构高度H与线夹宽度H1保持一致，如图4所示。

2.3 辅助固定机构设计

辅助固定机构设计一个导向轴，通过滚珠轴承嵌套在绝缘杆上，并与接地线夹进行连接，用于固定线夹的相对位置，使其不受铜线的拉力影响，防止螺杆歪斜导致卡涩。为实现适配，并减少零部件，导向轴顶部与接地铜线沿用同一个固定点，轴长与螺杆长保持一致，滚珠轴承内径与绝缘杆直径一致，如图5所示。

2.4 中间承力机构设计

为解决接地线重量问题，需要第二人辅助握持接地线。因此，在绝缘杆上增加中间承力机构，用于安装第二根绝缘杆。承力机构可分为主轴及支撑轴。其中主轴在支撑轴的支撑下能自如地完成原先单根操作杆的安装，支撑轴能进行多角度旋转，以满足各个操作角度的需要。为简化部件，实现配件模块化和通用化，以便以进一步降低成本，支撑轴旋转机构继续沿用中轴旋转式，主轴和支撑轴则直接采用操作杆原有的连接配件。

2.5 应用效果

以国网泉州供电公司为例，应用接地线辅助安装套件后，相关问题全部消除，各类接地线安装时间均出现了显著降低，详细数据如表3。

3 结论

接地线辅助安裝套件，其结构小巧，能广泛适配各类携带型短路接地线，降低了接头安装失败率，有效地防止设备、线路突然来电，保证了接地线的可靠连接，为作业人员建立起一道安全屏障，保障了人身设备的安全;有效节约装设接地线时间，提高了供电可靠性，加快了检修的工作进度，确保对用户高效可靠供电，树立企业良好的社会形象;采用模块化设计，充分利用现有成熟廉价材料和已有配件制造，无需大规模更换接地线，成本低廉，便于推广，获得2021年度福建省QC成果特等奖。

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