基于絕緣平臺的綜合帶電作業新技術研究及應用

李華鵬 楊忠 李興斗 邵寅 鄧松

摘 要： 城市建設發展快速，各種用電業擴報裝增多且無規律，使得配電線路停電越來越多，導致配電網絡供電可靠性下降，不僅造成供電部門電量損失，更影響其他用戶的正常用電。針對絕緣斗臂車受地形環境影響不能到達開展帶電作業的區域，通過對帶電作業方法及工具的研究，改良穿刺接地掛環并研制了專用安裝工具，利用絕緣平臺實現了帶電搭火工作。

關鍵詞： 帶電作業； 絕緣線路； 絕緣平臺； 接地掛環；安裝工具

中圖分類號： TN104.2?34 文獻標識碼： A 文章編號： 1004?373X（2016）09?0153?03

Abstract： With the rapid development of urban construction， the electric power installation for various electric utility is increased and without any rules， which makes the line outage of the distribution power lines more and more and reliability of the distribution network power supply decreased. This phenomenon can result in power loss of the power supply branch， and impact on the normal electricity utilizing of other users. Since the aerial device with insulating boom affected by the terrain environment can′t arrive to the area of live working， the puncture grounding ring was improved and the special installation tool was deve?loped by the research of the live working method and working apparatus. The insulation platform is used to realize the electric line?connection work.

Keywords： live working； insulation line； insulation platform； grounding ring； installation tool

0 引 言

隨著國民經濟的快速發展，需要向廣大用戶不間斷的供電，而在實際運行中，各種電網建設改造、消缺工作常常造成檢修停電，用電業擴報裝增多且無規律，最終造成電網供電可靠性下降。帶電作業是供電部門提高供電可靠性的一種重要方式，它能使業擴搭火、消缺等工作在不停電情況下進行，大大提高了供電可靠性。近年來，各地電力部分廣泛采用絕緣斗臂車進行配電線路的帶電作業，它具有升空便利、機動性強、作業范圍大、機械強度高、電氣絕緣性能高等優點。但在交通不便的山地、農村、田野、小巷等區域絕緣斗臂車無法到位進行帶電作業，造成部分區域停電頻繁，供電可靠性低。

為了盡量減少停電影響，將帶電作業擴展到絕緣斗臂車不能到達的區域，通過對工具、設備、作業方法的研究，改良穿刺接地掛環并研制了專用安裝工具，實現了利用絕緣平臺在架空絕緣導線上進行帶電搭火的技術。該技術操作簡易，安裝方便，彌補了因地形和環境影響而不能使用絕緣斗臂車開展帶電檢修的不足，擴展了帶電作業的應用領域。

1 研究背景

1.1 國內外研究水平的現狀和發展趨勢

我國的配電帶電作業起步于20世紀60年代，作業方式主要是等電位作業和操作桿間接作業；90年代由于科學技術的進步和改革開放的需要，電力行業引進了絕緣服和絕緣遮蔽工具先進的10 kV中間電位作業法；21世紀又引進了絕緣斗臂車進行配網帶電作業，10 kV配電帶電作業技術得到了突飛猛進的發展。

我國的配電帶電作業工具主要是引進日本、美國等為數不多的幾個發達國家的現成產品和技術，在應用中把各項技術都分開使用，造成配電作業裝備和作業方式都主要依靠機械化和進口產品，以至于帶電作業主要在城區開展，機械裝備到達不了的地區就要進行停電作業。

隨著我國經濟建設的不斷發展，提高供電可靠性已成為供電部門的一項重要任務，這就要求必須大力開展帶電作業、提升帶電作業技術以提高供電可靠性。

1.2 國內類似技術研究情況

經調研，國內在絕緣斗臂車不能到達的特殊地區開展帶電作業，主要是利用絕緣平臺、絕緣腳扣、絕緣腳手架、絕緣豎梯的方法開展帶電作業；暫無利用絕緣平臺通過絕緣操作工具安裝穿刺接地掛環進行帶電搭火方面的研究。

國內曾進行過帶電作業專用線夾類似的研究，但未解決在絕緣導線使用的技術，未實現規模的推廣應用。國內其他地區曾進行過類似帶電作業研究，但分為絕緣平臺類、操作桿類的獨立研究，未將其結合實際需要組合成一套完整的帶電作業方法和裝置，其成果不穩定，未實現規模的實際應用。

2 絕緣平臺原理及特點

絕緣平臺按結構功能可分為固定式、旋轉式、旋轉帶升降式三種，目前旋轉帶升降式絕緣平臺（見圖1）較實用。絕緣平臺作業法是一種中間電位作業法原理，是在地電位法和等電位法不便采用的情況下，介于兩者之間的一種作業方法。此時人體的電位是介于地電位和帶電體電位之間的某一懸浮電位，它要求作業人員既要保持對帶電體有一定的距離，又要保持對地有一定的距離。這時，人體與帶電體的關系是：大地 （桿塔）→絕緣體→人體→絕緣工具→帶電體。

旋轉帶升降式絕緣平臺作為架空配電線路帶電作業時承載作業人員并提供絕緣保護的工作平臺，與絕緣斗臂車相比，具有重量輕、體積小、安裝靈活和運輸方便等特點，適用于山地、田野、窄巷等絕緣斗臂車不易到達的區域。其帶有360°旋轉和1 m升降功能，作業人員可以根據需要左右旋轉和上下升降調整平臺位置，進入合適的位置完成作業。

3 穿刺接地掛環的改良

3.1 常見穿刺接地掛環及其原理

目前常用的絕緣穿刺接地掛環以安裝方便，安裝完畢后依然保持線路良好的絕緣狀態等優點得到廣泛應用。

導線從幾何結構來看可分為軸向和徑向（見圖2），傳統穿刺線夾的齒片與絕緣導線的芯線的接觸方式為徑向（見圖3），利用徑向齒片刺穿導線絕緣層后與芯線接觸實現導線的互連，而徑向齒片的齒尖構成的內圓弧是一個定值（見圖4），當絕緣導線芯線的外圓弧與齒尖構成的內圓弧相等時，在力的作用下齒片與導線芯線能夠等距離等強度接觸，這種接觸狀態當然是理想情況，這種接觸狀態只會在齒片與導線一一對應的情況下才可能出現。

實際使用中某一規格的齒片往往需要對應許多不同規格型號的導線，當導線芯線的外圓弧發生變化，就會出現接觸不緊密的情況。如果導線芯線的外圓弧小于齒尖構成的內圓弧，則只有齒片中間的齒尖與芯線接觸良好而兩邊的齒尖不會與芯線接觸良好；同理，如果導線芯線的外圓弧大于齒尖構成的內圓弧，在力的作用下，只有齒片兩邊的齒尖能與芯線接觸良好，中間的齒尖不會與芯線接觸良好。因此，由于傳統穿刺線夾結構設計的原因，穿刺線夾在接續不同規格型號導線時，徑向齒片不可能等距離等強度與芯線接觸，這就導致傳統穿刺線夾的可靠性大為減低，如圖5所示。

3.2 穿刺接地掛環齒片改良

在穿刺線夾設計中增加一組軸向齒片，從結構設計方面解決了接觸不緊密的問題，如圖6所示。

其原理是在設計徑向齒片時，按某一規格穿刺線夾所對應導線線徑范圍的最大值確定齒片齒尖構成的內圓弧，例如：某一規格穿刺線夾主線適應范圍為95～150，則按截面為150的芯線的外圓弧設計對應齒片的內圓弧，這樣就不會出現芯線外圓弧大于齒片內圓弧的情況，只可能出現芯線外圓弧等于或小于齒片內圓弧的情況。由圖5可知，無論被接續導線線徑如何變化，只要其外圓弧不大于齒片內圓弧，軸向齒片在力的作用下都將等距離等強度的與芯線接觸，并且軸向齒的排列數亦可以大于徑向齒的排列數。顯而易見，基于以上原理，軸向穿刺線夾的可靠性遠遠高于徑向穿刺線夾。

4 穿刺接地掛環帶電作業專用安裝工具

4.1 原理構造

穿刺線夾帶電作業專用安裝工具是通過絕緣操作桿進行改裝的專用于安裝穿刺接地掛環的工具，如圖7所示。它由接地掛環固定裝置、絕緣桿和旋擰桿所構成。絕緣桿頂部設置了固定托架，可以固定穿刺線夾，旋擰桿端部設置有棘輪套筒旋擰結構，絕緣桿和旋擰桿均由絕緣材料制作，其長度滿足絕緣距離要求。

4.2 穿刺接地持環的安裝和使用方法

安裝時將穿刺接地掛環置于固定裝置內，把套筒隨彈簧下壓使接地掛環的螺桿六角螺母放入套筒內，旋緊鎖緊螺母使接地線夾和套筒穩固，舉起絕緣桿將穿刺接地掛環與絕緣導線接觸掛好，使絕緣導線進入穿刺線夾線槽內，再將棘輪扳手套筒套住旋擰桿，利用固定裝置與旋擰桿的力臂原理即可方便擰緊穿刺線夾力矩螺母，達到帶電接續的目的。

5 研究價值及應用前景

城市建設發展快速，各種用電業擴報裝增多且無規律，使得配電線路停電越來越多，導致配電網絡供電可靠性下降，不僅造成供電部門電量損失，更影響其他用戶的正常用電。特別是新增用戶搭火停電時間難以掌控，市內重要用電單位或重大活動等均要求很高的供電可靠性；目前在配網上廣泛利用絕緣斗臂車采用絕緣手套法開展帶電作業進行新增搭火及消缺工作，但在田野山區或小巷等絕緣斗臂車不能到位開展帶電作業的區域，需要有一套安全、可靠、靈活的方法來大幅減少停電時間和頻次。

本文研究改良的軸向穿刺接地掛環和專用安裝工具已獲得兩項實用新型專利，其專利號分別為：ZL2015 2 0362009.7；ZL2015 2 0362008.2，并開始在絕緣斗臂車不能到位的區域開展帶電搭火。其原理是利用絕緣平臺將接地掛環安裝在絕緣導線上，再利用帶電裝御線夾和普通絕緣操作桿便可完成帶電搭火。絕緣平臺綜合帶電作業技術，主要實現絕緣斗臂帶電作業車無法到達的地方開展帶電作業，特別是能夠在架空絕緣線上采用平臺式帶電作業；即可以極大地減少停電操作任務和運行人員的操作量及操作風險，又可以極大地減少停電時間，提高電網穩定性和可靠性，具有良好的推廣應用前景。

絕緣平臺綜合帶電作業技術是一種簡單靈活的綜合帶電作業方法，其特點有：

（1） 絕緣平臺是一種可升降、旋轉、分裝的絕緣平臺，結構簡單、安全可靠，適應于野外、山區或狹小場所的帶電作業，方便作業者帶電檢修操作；也可用于電氣安裝、維護等工作。

（2） 多功能絕緣操作工具，包括專用安裝工具、絕緣操作桿、輔助操作桿（安裝線夾配合使用）、多功能接頭、多功能操作工具，主要利用絕緣操作工具進行間接帶電作業，具有結構簡單、實用性強、使用方便等優點。

（3） 穿刺接地掛環作為搭火連接設備，是一種能在架空絕緣導線上進行帶電安裝，把搭火線通過帶電裝御線夾與導線連接在一起的裝置，通過絕緣操作工具配合進行架空絕緣線帶電作業，并有效降低了單純利用絕緣平臺體直接接觸帶電線路帶來的安全風險。

6 結 語

通過在旋轉升降式絕緣平臺上使用軸向穿刺線夾及專用安裝工具的帶電作業技術，一方面實現了在無條件借助絕緣斗臂車進行帶電作業的情況下，使得絕緣線路的帶電搭火作業得以實施，從而擴大了帶電作業范圍；另一方面軸向穿刺線夾的應用，改善了穿刺線夾與導線的接續安全性，提高了供電可靠性，改善了供電質量，給企業帶來了可觀的經濟效益。

參考文獻

[1] 趙光亮.基于半連接算法的分布式數據庫系統查詢優化技術[D].杭州：浙江工業大學，2013.

[2] 錢磊，于洪濤.改進的半連接查詢優化算法[J].燕山大學學報，2012，36（2）：178?182.

[3] 魏士偉，黃文明，康亞娜，等.分布式數據庫中基于半連接的查詢優化算法研究[J].計算機應用，2007，27（z1）：34?36.

[4] 仝武寧，冉崇善，李宏斌.半連接查詢優化算法的研究[J].計算機工程與設計，2011，32（3）：972?975.

[5] 陳鐘，葉雪梅，青憲，等.一種改進的分布式數據庫查詢優化算法[J].計算機應用，2008，28（z2）：233?234.

[6] FAN Y， MI X F. Distributed database system query optimization algorithm research [C]// Proceedings of 2010 IEEE International Conference on Computer Science and Information Technology. Chengdu， China： IEEE， 2010： 118?125.