10 kV配電線路轉(zhuǎn)角桿中相引線絕緣擋板的研制

章學(xué)兵，王 輝，夏 震，鄭 真，孫 軍，華陳健，巨國嬌

(國網(wǎng)上海市電力公司青浦供電公司，上海 201799)

10kV配電線路轉(zhuǎn)角桿中相引線絕緣擋板的研制

章學(xué)兵，王 輝，夏 震，鄭 真，孫 軍，華陳健，巨國嬌

(國網(wǎng)上海市電力公司青浦供電公司，上海 201799)

在帶電斷、接轉(zhuǎn)角桿中相引線作業(yè)過程中，應(yīng)對(duì)帶電部位和地電位設(shè)備做絕緣遮蔽處理，但轉(zhuǎn)角桿中相導(dǎo)線斷、接位置的特殊性，導(dǎo)致現(xiàn)有的絕緣遮蔽流程復(fù)雜、作業(yè)時(shí)間長。研制的一種新型的適用于轉(zhuǎn)角桿中相引線的絕緣擋板。該絕緣擋板由電桿絕緣擋板和橫擔(dān)絕緣擋板組成，經(jīng)過加工、打磨及裝配，完成樣品的制作；并進(jìn)行電氣試驗(yàn)和機(jī)械試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果表明絕緣擋板樣品滿足帶電作業(yè)要求。介紹了在推廣應(yīng)用的過程中，絕緣擋板的使用所帶來的經(jīng)濟(jì)效益、安全效益和社會(huì)效益。

配電線路；帶電作業(yè)；轉(zhuǎn)角桿；絕緣擋板

國網(wǎng)上海市電力公司青浦供電公司帶電作業(yè)班探索帶電作業(yè)新方法，創(chuàng)新帶電作業(yè)新工具。2015年，青浦供電公司帶電班共開展帶電斷、接支接引線項(xiàng)目1 146次。共減少停電10 018 h·戶，多供電量達(dá)236.6萬kWh，提高供電可靠率0.28%(見表1)。

由表1可知，在全年帶電斷、接支接引線項(xiàng)目中，轉(zhuǎn)角桿支接引線斷、接占比達(dá)到19%。

表1 2015年各桿塔類型作業(yè)次數(shù)

根據(jù)《10 kV架空配電線路帶電作業(yè)指導(dǎo)書》帶電斷、接轉(zhuǎn)角桿中相引線時(shí)，應(yīng)對(duì)臨相導(dǎo)線和地電位設(shè)備做絕緣遮蔽處理。轉(zhuǎn)角桿在線路中用于線路轉(zhuǎn)彎，中相導(dǎo)線連接為對(duì)接方式，其實(shí)際操作過程需要將兩臨相絕緣遮蔽。現(xiàn)有的絕緣遮蔽措施是采用絕緣布將電桿、橫擔(dān)、懸式絕緣子包裹，完成絕緣隔離[1](見圖1)。

圖1 轉(zhuǎn)角桿中相引線作業(yè)常規(guī)絕緣遮蔽

1 解決方案的提出與分析

圖1所示的絕緣處理主要存在兩個(gè)問題：一是絕緣遮蔽處理流程較為復(fù)雜；二是作業(yè)時(shí)間較長。在對(duì)2015年青浦供電公司配電網(wǎng)轉(zhuǎn)角桿中相引線斷、接帶電作業(yè)統(tǒng)計(jì)分析表明：中相絕緣遮蔽處理時(shí)間占作業(yè)總時(shí)間的36%，嚴(yán)重影響帶電作業(yè)效率。針對(duì)配電網(wǎng)轉(zhuǎn)角桿中相引線的作業(yè)位置，提出用硬質(zhì)絕緣材料制作絕緣擋板，完成對(duì)電桿和橫擔(dān)的絕緣處理。絕緣擋板的研制需要解決三個(gè)基本問題：絕緣材料的選用、安裝的牢固性和絕緣性的保障。對(duì)近五年帶電作業(yè)絕緣遮蔽處理的分析得出：絕緣擋板安裝在電桿或橫擔(dān)上較為方便、使用效果較好[2-3]。

2 絕緣擋板的設(shè)計(jì)

根據(jù)轉(zhuǎn)角桿中相引線對(duì)接的位置和電桿、橫擔(dān)外觀尺寸進(jìn)行綜合分析，考慮主線到支線橫擔(dān)間的距離，再結(jié)合現(xiàn)有絕緣遮蔽工具的優(yōu)點(diǎn)，將絕緣擋板基本結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)成如圖2所示。

圖2 絕緣擋板基本結(jié)構(gòu)

2.1 絕緣材料的選擇

完成絕緣擋板的基本結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)后，需選擇合適的絕緣材料，以滿足絕緣擋板的安全性。帶電作業(yè)絕緣遮蔽工具應(yīng)具備優(yōu)良的電氣性能、機(jī)械性能、重量輕、防水性高、耐老化和易加工。為了增強(qiáng)絕緣擋板的安全性，考慮從技術(shù)較為成熟、應(yīng)用較為廣泛的絕緣材料中進(jìn)行選擇，主要有絕緣板材、絕緣管材、塑料薄膜、橡膠、絕緣繩等[3]。各絕緣材料的性能得分情況見表2。

表2 各種絕緣材料的性能得分情況

通過表2數(shù)據(jù)得知：絕緣板材和絕緣管材符合絕緣擋板的設(shè)計(jì)要求；再結(jié)合絕緣擋板外觀設(shè)計(jì)特點(diǎn)，確定絕緣板材作為絕緣擋板的主材料。因絕緣擋板存在特殊性，其對(duì)設(shè)計(jì)材料的絕緣性、機(jī)械強(qiáng)度、重量、可塑性有較高要求，表3為各類比材料的特性。

表3 絕緣板材各類比材料的特性分析

由表3分析可知，聚丙乙烯在絕緣擋板特殊性要求方面表現(xiàn)出的綜合性能較為優(yōu)異，因此將其選定為絕緣擋板專用材料。

2.2 電氣試驗(yàn)和機(jī)械試驗(yàn)

帶電作業(yè)對(duì)安全性要求非常高，《國家電網(wǎng)公司電力安全工作規(guī)程》(以下簡(jiǎn)稱《安規(guī)》)規(guī)定，帶電作業(yè)用絕緣遮蔽工具必須滿足絕緣強(qiáng)度和機(jī)械強(qiáng)度的要求，因此委托電力工業(yè)電氣設(shè)備質(zhì)量檢驗(yàn)測(cè)試中心對(duì)聚丙乙烯絕緣板材進(jìn)行電氣試驗(yàn)和機(jī)械試驗(yàn)，并出具檢測(cè)報(bào)告；試驗(yàn)結(jié)果表明聚丙乙烯絕緣板材滿足帶電作業(yè)要求。

2.3 電桿絕緣擋板的設(shè)計(jì)

電桿絕緣擋板的基本結(jié)構(gòu)如圖3所示。

圖3 電桿絕緣擋板基本結(jié)構(gòu)

(1)電桿絕緣擋板尺寸設(shè)計(jì)。電桿絕緣擋板的尺寸設(shè)計(jì)主要包括高度H1、厚度s、圓弧半徑r(由L1、h計(jì)算出)。電桿絕緣擋板的高度H1由轉(zhuǎn)角桿主線與支線間的距離決定。經(jīng)過查閱資料和現(xiàn)場(chǎng)勘察可知，上海地區(qū)配電網(wǎng)轉(zhuǎn)角桿分為鋼筋混凝土電桿和鋼管桿，經(jīng)過測(cè)算后得到二者的相關(guān)參數(shù)，見表4。

表4 轉(zhuǎn)角桿相關(guān)參數(shù) mm

電桿絕緣擋板的高度H1要能適應(yīng)鋼筋混凝土電桿和鋼管桿的主線-支線間距，即H1≤600 mm。由于在施工過程中會(huì)出現(xiàn)一定的誤差，同時(shí)《安規(guī)》規(guī)定對(duì)帶電作業(yè)中可能觸及的其他帶電體及無法滿足安全距離的接地體均應(yīng)采取絕緣遮蔽措施，即對(duì)主線-支線間的電桿部位進(jìn)行遮蔽，因此將電桿高度H1設(shè)定為500 mm。擋板厚度s的設(shè)計(jì)主要考慮絕緣性、重量、可塑性。為了保證安全性，絕緣擋板的厚度不應(yīng)小于3 mm，為了減輕重量、易于成型，絕緣擋板的厚度不應(yīng)大于5 mm，因此取s=4 mm。擋板外徑r需大于鋼管桿主線-支線間的電桿外徑最大值，同時(shí)又不能太大，結(jié)合實(shí)際經(jīng)驗(yàn)將外徑設(shè)計(jì)為500 mm。

(2)安裝方式的確定。由實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn)可知，絕緣擋板安裝在電桿上較為牢固可靠；結(jié)合多年來的絕緣遮蔽工具設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，電桿絕緣擋板安裝在電桿上的方式有卡扣式、環(huán)扣式和夾持式三種，其基本結(jié)構(gòu)示意圖如圖4所示。

圖4 擋板安裝方式

絕緣擋板的三種安裝方式優(yōu)缺點(diǎn)分析見表5，夾持式雖然易出現(xiàn)晃動(dòng)，但是擋板的遮蔽效果還是存在，不會(huì)因外力因素而造成擋板脫落，符合帶電作業(yè)遮蔽要求，因此確定夾持式為擋板固定在電桿上的安裝方式。

表5 三種安裝方式優(yōu)缺點(diǎn)分析

擋板在電桿上的可靠固定需要絕緣夾子來實(shí)現(xiàn)。為了使絕緣夾子與擋板間的連接牢靠且便于安裝，采用絕緣螺栓實(shí)現(xiàn)絕緣夾子與擋板之間的連接，根據(jù)實(shí)際安裝需要，將絕緣螺栓的數(shù)量設(shè)定為3個(gè)。絕緣夾子的設(shè)計(jì)包括尺寸設(shè)計(jì)和夾持力設(shè)計(jì)；尺寸計(jì)算主要依據(jù)是以往的設(shè)計(jì)參數(shù)和作業(yè)人員平均握持長度；夾持力的設(shè)計(jì)需要考慮作業(yè)人員的可握持力和在電桿上的牢固性。

通過測(cè)量得出帶電班作業(yè)人員平均握持長度為14 cm，絕緣夾子的可握持長度設(shè)計(jì)為12 cm。絕緣夾子采用厚度7 mm、寬度為24 mm的絕緣板材切割而成，并對(duì)邊角做打磨處理，去除棱角。絕緣夾子內(nèi)徑的設(shè)計(jì)需考慮電桿外徑和擋板內(nèi)徑，由電桿外徑和擋板內(nèi)徑的參數(shù)確定絕緣夾子的內(nèi)徑，因此將絕緣夾子的內(nèi)徑設(shè)計(jì)為400 mm。

夾持力的設(shè)計(jì)需要考慮作業(yè)人員的握持力和擋板穩(wěn)定性。據(jù)測(cè)算，帶電班作業(yè)人員的最小握持力為50 N，而擋板的穩(wěn)定安置需要的夾持力為30 N，即夾持力可選區(qū)間為30～50 N，因此將夾子的夾持力確定為40 N。考慮到作業(yè)的安全性和高效性，絕緣夾子采用金屬彈簧來維持夾持力，彈簧外徑為8 mm，線徑為0.6 mm，35圈，自由長度34 mm，作用長度84 mm。

(3) 電桿絕緣擋板結(jié)構(gòu)整合。根據(jù)擋板尺寸的設(shè)計(jì)，將電桿絕緣擋板設(shè)計(jì)為如圖5所示；絕緣夾子的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)如圖6所示。

圖5 電桿絕緣擋板結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖

圖6 絕緣夾子結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖

2.4 橫擔(dān)絕緣擋板的設(shè)計(jì)

根據(jù)實(shí)際作業(yè)要求，橫擔(dān)絕緣擋板的設(shè)計(jì)包括安裝方式和尺寸設(shè)計(jì)。

(1)安裝方式。絕緣擋板固定在雙橫擔(dān)上有兩種方式：掛鉤式；卡槽式，如圖7所示。

圖7 絕緣擋板安裝方式

掛鉤式安裝需要作業(yè)人員前傾將端部卡扣扣牢，存在安全隱患，卡槽式只需前推即可完成安裝，穩(wěn)定、牢靠且使用方便。為此，選擇卡槽式作為絕緣擋板的安裝方式。

(2)尺寸設(shè)計(jì)。為了保證作業(yè)安全性，絕緣擋板必須完全遮蔽橫擔(dān)；根據(jù)以往的絕緣工具設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，并結(jié)合轉(zhuǎn)角桿的特殊性，設(shè)計(jì)出橫擔(dān)絕緣擋板平面結(jié)構(gòu)示意圖(見圖8)。

圖8 橫擔(dān)絕緣擋板平面結(jié)構(gòu)示意圖

由《國家電網(wǎng)公司配電網(wǎng)工程典型設(shè)計(jì)》可知，轉(zhuǎn)角桿支線雙橫擔(dān)的最大寬度為360 mm，考慮到實(shí)際施工過程中出現(xiàn)的誤差，將擋板的寬度b設(shè)計(jì)為500 mm；轉(zhuǎn)角桿作業(yè)位置下方兩支線導(dǎo)線平均間距為750 mm，為避免出現(xiàn)遮蔽不全而影響作業(yè)人員安全，可以將擋板的長度a設(shè)計(jì)為1 000 mm，并將兩側(cè)寬邊部分切割成圓弧狀，以配合電桿；同時(shí)也能適應(yīng)不同角度和方向的作業(yè)位置。在圓弧上方設(shè)計(jì)一個(gè)靈活的絕緣蓋板，保證擋板一側(cè)有效的絕緣遮蔽效果；圓弧直徑必須大于鋼管桿的直徑270 mm，為此將圓弧直徑rc設(shè)計(jì)為300 mm；為了保證對(duì)單側(cè)橫擔(dān)的完全遮蔽，將b1設(shè)計(jì)為100 mm，則b2=100 mm。蓋板厚度與擋板厚度相同，都設(shè)計(jì)為4mm，蓋板安裝位置a1=200 mm，b4=70 mm。為保證蓋板的絕緣安全性，將蓋板的尺寸設(shè)計(jì)為a2=200 mm，b3=360 mm。

橫擔(dān)擋板設(shè)計(jì)完成后需對(duì)卡槽進(jìn)行設(shè)計(jì)，卡槽的主要功能是實(shí)現(xiàn)橫擔(dān)擋板的穩(wěn)固安裝，根據(jù)以往的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)及橫擔(dān)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，設(shè)計(jì)出卡槽基本結(jié)構(gòu)示意圖如圖9所示。

圖9 卡槽基本結(jié)構(gòu)示意圖

根據(jù)轉(zhuǎn)角桿支線雙橫擔(dān)的規(guī)格及實(shí)際安裝過程中橫擔(dān)間距的規(guī)定[2]，卡槽的深度d1設(shè)計(jì)為110 mm，寬度l1設(shè)計(jì)為120 mm，底部擋板寬度l4設(shè)計(jì)為100 mm；卡板寬度l2設(shè)計(jì)為200 mm，卡板深度d2設(shè)計(jì)為35 mm，卡板安裝位置l3設(shè)計(jì)為120 mm。

(3)方案整合。根據(jù)安裝方式及擋板、卡槽結(jié)構(gòu)分析，綜合設(shè)計(jì)出橫擔(dān)絕緣擋板整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖如圖10所示。

圖10 橫擔(dān)絕緣擋板整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖

3 樣品制作、試驗(yàn)、試用、推廣

3.1 樣品制作與試驗(yàn)

根據(jù)絕緣擋板整體結(jié)構(gòu)圖，利用三維制圖軟件Auto CAD設(shè)計(jì)出樣品三維圖紙。購買樣品所需絕緣材料及元件，租借加工設(shè)備，經(jīng)過測(cè)量、切割、打磨、粘合及裝配，制作出絕緣擋板樣品(見圖11)。

圖11 絕緣擋板樣品

帶電作業(yè)對(duì)安全性要求非常高，《安規(guī)》規(guī)定，帶電作業(yè)用工器具必須滿足絕緣強(qiáng)度和機(jī)械強(qiáng)度的要求，因此委托電力工業(yè)電氣設(shè)備質(zhì)量檢驗(yàn)測(cè)試中心對(duì)制作的樣品進(jìn)行電氣試驗(yàn)和機(jī)械試驗(yàn)，并出具樣品檢測(cè)報(bào)告。試驗(yàn)結(jié)果表明：制作的轉(zhuǎn)角桿中相引線絕緣擋板樣品滿足帶電作業(yè)要求。

3.2 樣品試用與推廣

為了檢驗(yàn)樣品的實(shí)用性，先在模擬線路上進(jìn)行試用，絕緣擋板的使用解決了轉(zhuǎn)角桿中相引線斷、接的復(fù)雜流程，提高了工作效率，實(shí)用效果較好，其試用情況如圖12所示。

圖12 絕緣擋板樣品試用效果

為檢查絕緣擋板的實(shí)用性，絕緣擋板的樣品在模擬線路中4個(gè)不同方位的轉(zhuǎn)角桿上進(jìn)行試用。試用結(jié)果表明：絕緣擋板的使用在保證安全的前提下，簡(jiǎn)化了絕緣遮蔽流程，減少了中相引線斷、接作業(yè)時(shí)間，提高了工作效率，同時(shí)也提高了供電可靠性。

為在實(shí)際工作中推廣使用絕緣擋板，上海青浦供電公司帶電班將絕緣擋板的設(shè)計(jì)圖紙歸檔整理，編寫了10 kV配電線路轉(zhuǎn)角桿裝置中相引線絕緣擋板說明書及作業(yè)指導(dǎo)書，并委托實(shí)力較強(qiáng)的上海一涵電力設(shè)備有限公司進(jìn)行加工生產(chǎn)。截至目前，絕緣擋板共使用82次，從實(shí)際作業(yè)效果來看，絕緣擋板使用安全、靈活、便捷，同時(shí)又能在分支桿上使用；簡(jiǎn)化絕緣遮蔽流程，保障作業(yè)人員安全，大大縮短作業(yè)時(shí)間，減少絕緣布的使用損耗，極具推廣價(jià)值。

4 結(jié)語

在轉(zhuǎn)角桿中相引線斷、接帶電作業(yè)中，設(shè)計(jì)的絕緣擋板安全性更加可靠，不僅能簡(jiǎn)化中相引線絕緣遮蔽流程，而且減少了作業(yè)時(shí)間，尤其在搶修作業(yè)中，通過使用該絕緣擋板，能使用戶提前了22 min用上電，得到了廣大用戶的認(rèn)可。

在經(jīng)濟(jì)效益方面，絕緣擋板的使用減少了購買絕緣布的開支，每年為公司節(jié)約1.8萬元的絕緣工具成本，創(chuàng)收約3.6萬元，創(chuàng)造GDP約6.6萬元。

社會(huì)效益方面，絕緣擋板的使用減少了作業(yè)時(shí)間，提高了作業(yè)人員工作效率。應(yīng)用絕緣擋板，大大提高了供電可靠性，提高了客戶滿意度，在實(shí)際生產(chǎn)過程中發(fā)揮了積極作用。

[1]帶電作業(yè)技術(shù)導(dǎo)則：GB/T 18857—2002[S].

[2]國家電網(wǎng)公司.國家電網(wǎng)公司電力安全工作規(guī)程(配電部分)[M].北京：中國電力出版社，2014.

[3]王輝，章學(xué)兵，孫軍，等.10 kV配電線路終端桿熔絲具上引線絕緣固定支架的研制[J].電力與能源，2016,37(4)：498-503.

WANG Hui，ZHANG Xue-bing，SUN Jun,et al.Development of fixed insulation carrier of top lead wires of fuse ware in 10 kV distributiong line terminal pole[J].Power and Energy,2016,37(4):498-503.

(本文編輯：楊林青)

DevelopmentofInsulationBaffleofMiddle-PhaseLeadWiresin10kVDistributionLineAnglePole

ZHANGXue-bing,WANGHui,XIAZhen,ZHENGZhen,SUNJun,HUAChen-jian,JUGuo-jiao

(StateGridShanghaiQingpuPowerSupplyCompany,Shanghai201799,China)

Intheprocessofdisconnectionandconnectionofmiddle-phaseleadwiresofanglepole,insulatingshieldshouldbeappliedtothelivepartsandearthpotentialinstallations.Currently,duetotheparticularityofoperatingpositionofleadwiresofanglepole,insulationshieldmeasureshavethedisadvantagesofcomplexprocessandlongeroperatingtime.Thispaperintroducesannovelinsulatingbaffleofleadwiresofmiddlephasein10kVdistributionlineanglepole.Theinsulationbaffleconsistsofpoleinsulationbaffleandcross-arminsulationbaffle.Aftertheprocessofmachining,grindingandassembly,thesamplewascompleted;theresultsofelectricalandmechanicaltestshowthatthesampleofinsulationbafflemeetstherequirementoflive-working.Furthermore,intheprocessofpopularizationandapplication,theinsulationbafflecanbringineconomic,secureandsocialbenefits.

distributionline；livework；anglepole；insulationbaffle

10.11973/dlyny201701009

章學(xué)兵(1990-)，男，碩士，助理工程師，從事配網(wǎng)帶電作業(yè)技術(shù)研究。

TK

B

2095-1256(2017)01-0033-05

2016-11-23