新型引流线搭接工具的研制与应用

陈 冉,陈继祥

江苏省电力公司东海县供电公司,江苏 连云港 222000

0 引言

随着城市建设的迅速发展,电力用户对供电的要求由可供电向供电的可靠性转变,为了减少停电时间甚至不停电,各地供电公司加快了10 kV配电网带电作业的开展与推广[1]。目前,带电作业主要采用绝缘手套作业法和绝缘杆作业法,其中绝缘杆作业法对带电作业装备和人员技能水平要求比较高,绝缘器具的性能直接影响作业效率和质量。为了提高作业效率和质量,有必要研究更为理想的引流线搭接工具。基于此,本文从不停电作业专业性和安全保障特点出发,研发了一种带电作业用的新型引流系统,能够实现远距离绝缘杆间接操作,以及全绝缘防弧和电流实时无线传输和接收等功能,可促进电力行业的发展[2]。

1 传统引流线带电搭接

1.1 搭接步骤

绝缘引流线是属于国家电网公司第二、三类配网带电作业经常用到的辅助绝缘类工具,用于更换电路中损坏设备或分支线路投运等项目中临时建立旁路[3]。传统使用的引流线在作业时至少需要2名电工配合操作,作业前要先进行施工现场勘查、旁路分流值范围确认、设备负载是否退出检查等。绝缘引流线安装作业时,1号和2号电工佩戴绝缘手套,通过传统的工具先把绝缘引流线的一端固定在需要旁路的设备首段,再将引流线的另一端头固定在需要的旁路。

1.2 传统引流线带电搭接弊端

传统引流线从带电施工开始就一直被沿用,但随着我国电网布局的扩大和各类设备的更新,这种传统的引流线缺陷就慢慢显露出来,主要的体现在以下几个方面[4]。

蹬杆作业时需要大概30 s,会消耗大量的体力,对体力是极大的考验。长时间作业会导致电工双腿颤抖,所以在整个操作作业过程中要时刻保持精神高度集中[5]。搭接结束后还需要30 s从电杆下来。正常作业时2个熟练的电工搭接1根引流线大概需要15 min(见表1)。

表1 传统引流线搭接操作分步用时 单位:min

传统引流线2个接线端口为非绝缘设计,连接安装后需要进行二次绝缘防护,存在安装工序繁琐、作业量大、用时长的情况。在进行长线路、空载带电电缆搭接工作中,设备固有的电容电流必须采取相应的防电弧装备才能保证作业人员人身安全。常规绝缘引流线因为不具备一定的防电弧功能,此类装备的适用性、安全性存在不足(见图1)。

图1 传统引流线接触端口裸露

2 新型绝缘引流线带电搭接工具设计

针对传统引流线带电搭接存在的不足,本文根据现场的调研和实操经验,主要从提高作业效率、人员安全系数、进一步实现测量智能化3个方面入手研制新引流线搭接工具。具体要求包括满足《电力安全工作规程(配电部分)》要求的安全性,符合10 kV带电作业要求[6]。

新引流线搭接工具把绝缘引流线搭接电线的接触部分模块化,能适应所有规格的电缆截面,实现接触面95%以上,同时通过绝缘杆及管中管设计实现了地电位作业应用,操作灵活,搭接省时省力效率高。其具备一定的防电弧能力,分流绝缘线及连接夹具完全封闭于绝缘材料做成的绝缘罩内,达到了与外界绝缘隔离防电弧效果;通过绝缘化设计优化了以往需要二次绝缘防护的操作模式,大大提高了操作人员作业的安全系数。

2.1 新型活塞式绝缘型线夹

在传统的引流线夹作业时,会在准备电缆规格上花费很大工夫,尤其是两端裸露的端口,会给作业人员带来安全威胁,基于此,研制了新型活塞式绝缘线夹。

新型活塞式线夹设计如下:上模盖固定连接于绝缘支架顶部,上模芯设置于上模盖的安装槽内;丝杠螺母固定连接于绝缘支架底部,引流线端部连接于丝杠螺母,外杆螺纹连接于丝杠螺母;内置杆外侧设置有瞬间释放弹簧,瞬间释放弹簧上端固定,瞬间释放弹簧下端与外杆的阶梯面接触;下模芯设置于下模盖内的安装槽中,引流线感应器套设在引流线上,用于监测引流线电流值;操作人员进行操作时,在瞬间释放弹簧的作用下,上模芯和下模芯合并,安全迅速地夹持住输电线缆,完成引流线一端的固定;需要解除引流线时,向下拉动内置杆即可松开输电线缆。

设计中采用上下模芯组合式设计,节省了在每次作业前更换模芯的时间,该装置适应各种作业环境,可以更便捷地应用于不同规格的电缆型号,减少了人工的投入,提高了作业效率,再加上绝缘支架和丝杆螺母的结合以及伸缩式设计,有效解决了作业高度的难题,降低了作业人员在作业过程中的难度系数。此外,一体化设计使作业工具变得更加轻便灵敏,进行引流线的接搭时,没有太过于繁琐的操作,不仅提高安全系数,也缩短了在整个作业过程中的时间,进而达到了不间断作业的效果。

2.2 绝缘防电弧罩壳

当操作人员挂线时,为避免操作人员直接和新型绝缘引流线装置接触,在新型绝缘引流线装置外加装防护罩(见图2),保证了操作人员的安全[7]。防护罩有灭弧功能,当新型绝缘引流线装置挂在轻负荷导线时,会产生较大电弧,对操作人员有危害,防护罩可以挡住电弧,避免人员伤亡。

图2 绝缘防电弧罩壳

绝缘防电弧罩壳设计主体用于短接2根平行电缆,在金属固定夹上缘和线缆贴合固定后,再旋转握把带动滑动螺纹轴杆旋转,实现顶升或下降金属固定夹下缘,从而能够夹紧和松开线缆,更加便捷安全。其中内嵌是可拆卸的,针对不同线缆的线径更换不同内嵌,内嵌滑动卡在固定夹上下缘上,可以灵活运用到实际项目中。

新型绝缘引流线采用绝缘杆间接带电安装,其中绝缘防电弧罩壳是利用良好的空气绝缘;张力弹簧和绝缘罩实现小电流消弧和防电弧伤害;再结合电流检测蓝牙无线传输实现作业全过程的电流检测和语音告知,实现地面工作负责人实时智能化检测设备运行电流状态,满足现场作业规范管控要求。

2.3 新型绝缘引流线挂载测量盒

新型绝缘引流线挂载测量盒打破了传统方式,测量过程更加智能化:根据STM32控制输出的电流数据、间隔控制准确性进行验证,通过蓝牙传输可以在地面控制测量间隔时间,自动接收检测电流数据,再对比正常电流值域进行判断,超过时则会报警提醒,防止电流过大造成不可挽回的损失。通过STM32的控制采样自动处理数据,并最后显示在手机app中,减少了人力的投入,缩短了作业时间,在很大程度上降低了风险系数,整体的设计思路更具有创新性和智能化,契合绝缘引流线带电搭接作业。

3 新型绝缘引流线搭接工具的应用

新型绝缘引流线正式使用前需要经过严谨的测试试验,并且通过多次试验符合作业标准后再投入使用[8]。测试过程如下。

首先,根据操作现场电缆型号,确定引流线开合式端口,保证引线工作状态的整体绝缘电线的接触部分模块化,在做到绝缘性强的同时,也要考虑到作业人员对引流线搭接的便捷性。其次,当用手转动手持杆时,丝杠做上升运动,带动下模盖向上运动,上模盖上模芯挂在去皮的裸导线上,静止不动,上模盖和下模盖慢慢合并,直到上模芯和下模芯夹紧裸导线为止。最后,电流互感器套在引流线上,当引流线存在电流时,电流互感器二次侧回路产生二次电流,输入到电流测量模块获取当前电压值,主控模块将电压值转化成对应的电流值,随后通过蓝牙模块和电源电路将电流值显示出来和通过蓝牙传输到手机app上,电源电路用于给整个系统稳压供电,如图3所示。

图3 新型绝缘引流线挂载测量盒流程图

经过上述测试后发现,新型绝缘引流线挂载盒不仅减少了作业工器具的数量,省去原来的登杆装备、U型螺栓、引流线固定器等工具,实现了实时性检测智能化,而且杆上作业人员由原来的2人改为1人,缩短了作业测量电流的时间,实现了真正意义上的智能化电流检测,提高了作业效率。

首先,新型活塞式线夹的箱体部分带有上下模芯,电工可根据施工现场导线截面,进行更换模芯即可作业,实现了快速作业,更好地保证了裸导线和模具的接触面积和连接处的载流能力,再加上上下绝缘罩的安全包裹,使得整个作业过程效率提高。其次,灭弧绝缘罩随后将上下绝缘罩合拢,达到了整体结构的绝缘效果,此过程操作简单易上手,节省了作业时间[7]。最后,安装挂载测量盒,作业人员可以通过手机app控制,例如设置检测时间每次间隔60 s,此时计时器开始计时,在60 s后可在app页面看到测量引流线中电流值的大小,如图4所示。

图4 引流线电流检测助手平台

可以在页面提前设置安全电流阈值,超过阈值则会报警,整个作业流程得到了简化。在新型引流线带电搭接过程中,2名作业人员使用这套新型引流线可在10 min内完成搭接[8]。

4 结束语

在处理常见的10 kV配电线路带电作业维修时,为了达到时效与安全并重,需要创新引流线带电搭接工具的设计。作业工具的先进性直接影响着整个项目的周期,通过对传统引流线改良与创新,本文提出并设计了创新型灭弧绝缘罩,提高了作业安全系数;活塞式绝缘线夹操作杆可以伸缩式设计,节省了作业爬杆时间,其中为了实现电流检测的智能化,设计了基于STM32的挂载测量盒,实现了作业设备的轻便化和作业过程的高效化。