配网带电作业绝缘横担的研制与应用

2022-02-08国网安徽省电力有限公司铜陵供电公司孟明明夏宗杰

电力设备管理 2022年24期

国网安徽省电力有限公司铜陵供电公司李君孟明明夏宗杰

近年来，在电缆布线的应用过程中，常发生与电气部件的安全使用直接相关的外部损伤或绝缘破坏引起的事故。研究人员已对传统电缆进行了保护，包括使用疏水和耐酸材料以及增强电缆的外部绝缘[1]。但是，在电缆的长负荷运转下，电缆的接缝和绝缘的交叉负荷会在一定程度上降低绝缘材料的绝缘性能，甚至有可能引发严重的工程事故。基于此背景，配网带电作业绝缘横担的研制与应用势在必行，从而防止安全事故的发生。

1 主要技术与材料

1.1 关键技术

对于新型绝缘横担而言，其材料选择过程一般分为以下两部分，即主体结构设计和安装结构设计。

1.2 解决方案

为满足线路的绝缘和电气特性，并能满足机械负荷需求和水平重量本身的轻特性，应当选择高强度中空环氧树脂材料绝缘杆作为主要的桥臂材料，同时采用铝合金材料箍圈间连接水平桥臂和撑杆。

为了便于现场运行，电缆绝缘横向载荷主要由极箍（双重使用）、电缆绝缘管、绝缘电缆安装线夹及支撑板组成。一端的交叉轴承是钢圈，另一端是中空的高强度环氧树脂电缆绝缘管，一般会将电缆固定的线夹配备在电缆绝缘管上[2]。

电线杆保持箍的两种结合法：一种是直接连接在框架的四角柱支撑角钢上，主框架可安装在铝合金焊接底座、90°叉车尾端和角铁上，后部分具有一组受控的锁定方法。然后，其可以使用杆的强度来实现绝缘交叉负载的稳定性。如图1所示。

图1 绝缘横担与角钢的连接方式

另一种可以直接与圆形电杆连接，其主要结构是铝合金连接底座，尾端开90°开衩，然后将第一种连接方式的锁紧滑块更换成圆杆适配滑块和软质抱杆锁紧带。更换了圆杆适配滑块的绝缘横担能够很好地贴合圆杆表面，接着通过软质抱杆锁紧带抱紧电杆，最后通过锁紧带配置的收紧器调节横担与电杆的紧固程度[3]。

2 横担的材料与设计

绝缘材料是电气设备重要环节。相关数据统计，电气设备损坏的最主要原因之一就是绝缘破坏。

除了绝缘完整性之外，当冲击电压累积之后，也有一定的概率造成绝缘击穿。从化学组成来看，绝缘材料有无机和有机两种，通常是指陶瓷、玻璃、云母粉末和其他金属或非金属氧化物。共价键支持电子在绝缘材料中的移动，并且金属氧化物通常表现出良好的介电性能。对于电气设备而言，其最佳的绝缘材料应当是无机绝缘材料，但这些材料的生产成本较高，因此在电气设备的绝缘材料选择上通常会使用有机绝缘材料。常见的有机绝缘材料包括聚乙烯、聚苯乙烯和其他典型的热塑性材料、环氧树脂、酚醛树脂以及网状分子结构、橡胶、纤维和其他聚合物链结构的热固性材料[4]。在电气绝缘槽中，一般会使用合成纤维，该材料属于环氧树脂绝缘材料，该材料拥有较好的绝缘效果，而且由于其强度而得到一定程度的支撑。

绝缘材料的内芯必须考虑到具体的强度和密度。目前，常见的内芯材料均选用聚氨酯泡沫材料，不仅可以防止水滴的渗透，还可以提高内芯的绝缘性能，在短路时还可以起到特定的防火能力。作为增加侧向重量的攀登距离和加强外部绝缘能力的部件，伞裙也是绝缘侧向重量的关键部件之一。同时，新的涂层工艺，如氟碳涂层，也被应用于绝缘结构中，以改变侧面的承受表面，增加侧面重量的疏水性和绝缘能力。金属连接件通常作为一种材料进行镀锌处理，以确保连接的强度并加强其耐腐蚀性。

3 新型绝缘横担

3.1 新型绝缘横担的组成结构

在分析原绝缘横杆的基本结构和使用情况后，新型绝缘横担的材料选用，一是要求材料轻，满足现场运行的绝缘需要。二是要求操作简单，可以单独使用。三是需要使用规格120mm以上的架空绝缘电线也能拥有较好的适用性。

图2 各主要部位标示图

新型绝缘横臂内部包含的结构有：绝缘纵臂、绝缘支撑管、调节臂。将绝缘支撑管与配有线杆拧在一起后，螺钉的顶部与联轴器的底部连接。连接头主要负责与绝缘纵向轴承臂连接，其左右端部与轴承臂的两端连接，各绝缘纵向臂的中央需要连接一个调整臂的另一端，另两个调整臂的两端与带扣连接。绝缘支撑管外侧固定有扣环，绝缘支撑管外侧必须有两个以上的固定扣来保持固定，固定链一般配备在固定扣上。

每个绝缘横臂包括固定弧形槽和可移动弧形槽。在铝合金制螺栓和调整手柄的帮助下，两个调整手的另一端要与带扣保持连接。在螺钉上需要设置有一个及以上的定位孔。插入定位螺钉的定位棒以防止金属丝的上下滑动。绝缘支承臂的主要构成部分为环氧树脂板，绝缘支承管属于环氧树脂管，调整臂为环氧树脂管。

3.2 新型绝缘横担安装步骤

一是借助铁质固定卡扣固定水泥砼杆臂。二是在水泥砼杆上使整个装置保持固定状态，采用固定链螺栓对其进行固定。三是对整个装置的高度进行调节，将绝缘支撑管内装有的丝杠进行升降调节。四是对调节臂两端进行合理调整，借助铝合金材质的把手，对调节臂两端进行调节，并到达位置。五是对导线进行移动并固定，借助移动式弧形槽使导线进行移动，直到到达弧形槽内。

3.3 新型绝缘横担的特点

传统的地带电工程作业中，一般都会采用绳带牵拉吊起电线，工程既费时还费力，并且地带电工程作业用具较为笨重，而丝杆构造可以解决这些弊端，同时还能够使地电位及带电工程作业安全性系数和效率得到较大程度的提高，同时减少了对高空作业人员的风险系数。使带电作业时限得到进一步的缩短，对原有的绝缘横担进行操作时，其平均连续作业时限一般为30min左右，而使用新绝缘横担的平均连续作业时限则为20min以内。

图3 内部丝杠结构图

新的绝缘横撑臂配有活动弧槽，但混凝土柱的水平方位不符合标准，导体虽不达标，但仍可通过该工具完成工作，应用程序简单。另外，在10kV的混凝土搅拌塔中，需要工件的重量，安全系数较高。

使用固定链条作为固定装置，其固定方式为围绕线杆绑紧并固定，从此前的以点为支点转变为以面为支点，这使得该装置在作业期间能够保持相应的稳定性。

图4 固定装置安装图

本实用于新型调节手臂上设置的调节把手，也能够调整其高度，从而可以更合理地调整绝缘横担臂的水平度。

图5 调节把手示意图

新的绝缘立式轴承臂、绝缘支撑管、调整臂的重要结构均为聚砜树脂管，绝缘性能满足了10kV现场运行的需要。使用环氧树脂的新绝缘配重为16.5kg，原重量的总重量为20kg，原始的绝缘交叉载荷仅适用于120mm模型裸线，新的绝缘交叉载荷适用于120mm的绝缘线。

3.4 生产效益

这种绝缘型的绝缘横担，其绝缘标准基本符合10kV带电作业的规律。在绝缘要求的基础上，绝缘横担还可提高潜在带电作业的安全系数和效率，在降低现场作业人员危险因素的基础上，还有助于现场作业的发展。因此，绝缘横担可有效减少停电动作区域，并且该方式有效地增加了功率可靠性速率[5]。

4 新型配网带电作业绝缘横担的优势及创新点

4.1 优势

新型配网带电作业绝缘横担具有质轻、安装简单、重量大、绝缘性能好等优点，为杆上大电流操作提供了方便，同时克服了老横担的缺陷的弊端，极大地提高了操作安全性和有效性。

4.2 创新点

绝缘横担的水平荷载的设置相对简单，不仅缩短了操作时间，而且有效提高了操作效果，项目所开发的绝缘水平荷载固定结构的安全性。本项目研制的绝缘横担在生产操作方面也具有一定的创新性，即操作稳定性较好，可以在确保机械负荷的情况下有效提高产品的轻便性和灵活性。

4.3 装置的检测与试验

在研究绝缘横担的开发阶段，通过在实验室和车间的众多对比试验和模拟试验，多次优化并改进了箍材和结构，且测试结果基本能够满足并超过预期。

4.4 新型配网带电作业绝缘横担的应用前景

当前，随着城市化建设规模逐渐扩大，供电网络也日益复杂化。由于电网的复杂性，现场环境的特殊性，旁路作业频次越来越高，相应的杆上作业随之增多，然而实际中带电更换避雷器、拆接熔断器引线或线路引线、更换直线杆绝缘子及横担、更换开口跌落式熔断器、更换开口柱上开关或隔离开关以及更为复杂的带电立杆、更换柱上变压器缺少一种横担固定引下线或所用老式横担问题太多存在安全隐患。

研究结果表明，绝缘横担结构简单、机械负荷高，在实际应用克服了操作时间过长、操作时间过长等问题，提高了配电网络的充电效率，具有广泛的应用价值，同时使用新型绝缘横担提高了配网带电作业工作效率。