萬向無損旁路柔性電纜絕緣橫擔支架研制

尹 磊，孫華忠，趙榮升，于金亮，畢盛偉

（國網山東省電力公司濰坊供電公司，山東 濰坊 261021）

0 引言

旁路帶電作業作為配電網不停電作業的一種重要作業方式，可直接保證電力客戶不受電力線路檢修而停電。旁路柔性電纜是旁路帶電作業的重要設備，價格昂貴且易受損傷，一旦受損就會影響其絕緣性能，在旁路帶電作業過程中就存在接地的風險，只能進行整根更換［1-3］。

在旁路帶電作業中，柔線電纜在絕緣橫擔上的固定一般采用繩索捆綁的方式或者使用普通的電纜固定工具。采用繩索捆綁方式固定后，電纜彎折處受力會變大，電纜在自重作用下，會有下滑的趨勢，為防止電纜固定力不足，固定時繩索纏繞的鎖緊力很大，會將電纜的外皮勒傷，影響電纜的絕緣性能，容易造成供電故障。采用普通電纜固定工具，其捆綁力度較小，不能很好地固定電纜，且電纜與工具固定處易發生彎折，電纜彎折處磨靠在固定工具邊緣，受力時電纜外皮容易損傷。同時，這兩種固定方式都無法實現電纜的調節轉動。

因此，設計一種可以在不損傷電纜的情況下實現電纜360°方向調節的柔性電纜固定工具，對柔性電纜的使用壽命、作業安全性、便捷性都有重要的意義。

1 新型固定工具

利用數學建模和仿生學原理，在現有工具基礎上設計了新型固定工具，該工具由電纜固定部分、方向轉動部分和橫擔固定部分組成，如圖1所示。

1.1 電纜固定部分

電纜固定部分如圖2所示。《10 kV電纜線路不停電培訓教材》［4］要求柔性電纜彎曲半徑為8倍的電纜外徑，馬鞍式結構的設計尺寸為12倍的電纜外徑，以滿足作業要求。這一設計解決了電纜彎曲半徑過小對電纜造成嚴重損傷的問題；同時采用上下獨立設計，電纜固定部分與橫擔固定部分相對獨立，固定力度得到大幅提升，解決了電纜固定力度不足的問題。

圖1 新型固定工具

圖2 電纜固定部分

采用蝴蝶螺栓鎖緊結構，蝴蝶螺栓存在一定自由行程，可以保證柔性電纜的彈性固定，避免損傷電纜。整體采用鋁合金材料制作，有效避免渦流損耗，并且在工具內側增加了皮墊，既增大了摩擦力，又能保護電纜。

1.2 方向轉動部分

由于柔性電纜在安裝、固定過程中經常對其進行調節，基于萬向節結構原理，設計了萬向壓接球頭的結構方式，壓接球頭包括上下兩塊壓板和兩塊壓板之間的球頭，如圖3所示。球頭在未固定的時候可以在兩塊壓板之間自由轉動，這種結構便于在電纜存在應力的情況下進行調節，解決了傳統固定方式下電纜不能根據所需方向進行調節的問題。

萬向壓接球頭實現了電纜固定部分在水平方向上進行360°調節。同時設計了控制手柄結構，利用杠桿原理，解決了螺栓固定費力、不便的問題，實現電纜輕便快速固定。圖4為方向轉動部分實物圖。

圖3 萬向壓接球頭結構

圖4 方向轉動部分實物

1.3 橫擔固定部分

橫擔固定部分同樣采用了皮墊保護和蝴蝶螺栓的鎖緊結構，如圖5所示。

圖5 橫擔固定部分

2 工具性能驗證

2.1 彎曲半徑試驗

如圖6所示，選用試驗電纜直徑為28.86 mm，使用新型電纜固定工具固定于絕緣橫擔上，電纜處于自然下垂時進行試驗［5-6］。根據《10 kV電纜線路不停電培訓教材》柔性電纜要求彎曲半徑為8倍的電纜外徑，計算最小電纜彎曲直徑為230.88 mm。

圖6 柔性彎曲半徑試驗

電纜彎曲試驗表明，采用新型電纜固定工具后，電纜彎曲半徑達到了360 mm，遠大于作業要求，電纜彎曲半徑試驗合格。

2.2 機械試驗

選用試驗電纜重量為28 kg，根據《電力安全工作規程》（以下簡稱規程）規定，帶電作業工具的機械預防性試驗標準為：

1）靜荷重試驗。在1.2倍額定工作負荷下持續1 min，工具無變形及損傷者為合格。

2）動荷重試驗。1.0倍額定工作負荷下操作3次，工具靈活、輕便、無卡住現象為合格［4］。

通過專業機構對新研制工具進行機械試驗，靜荷重試驗和動荷重試驗均滿足規程要求。

3 工具使用

采用研制的萬向無損旁路柔性電纜絕緣橫擔支架工具進行旁路作業試驗，測試固定時間、方向轉動性、固定性及損壞性，統計如表1所示。

表1 旁路作業試驗數據統計

由表1可知，使用萬向無損旁路柔性電纜絕緣橫擔支架工具后，每相電纜固定時間約為5 min，同時電纜無損傷，固定工具可以在絕緣橫擔的圓周內進行安裝，水平方向上可進行360°調節，垂直方向上的調節范圍為±45°。

4 效益分析

本文研究成果目前已經在山東省17地市供電公司和縣供電公司進行了推廣應用，不僅應用于旁路帶電作業中柔性電纜的固定，還推廣應用于高壓和低壓電纜、輸配電線路的檢修和施工作業中。

經濟效益。在應用該成果后，旁路作業所用柔性電纜在3年使用期內損傷率為零，節省柔性電纜更換費用達256萬元，并且作業時間明顯減少，改造效果顯著。

相比應用該成果之前，單相柔性電纜固定時間，由原來的30 min減少為現在的5 min，工作效率提升了5倍，結果如表2所示。

表2 新型固定工具應用前后效果對比

社會效益。萬向無損旁路柔性電纜絕緣橫擔支架的使用，大幅減少了作業人員的勞動強度，提升了作業的安全性；同時最大程度減輕了柔性電纜的損傷，延長了柔性電纜的使用壽命，有效避免了旁路柔性電纜的接地故障，提高了供電可靠性。2016年至今，濰坊供電公司累計應用該成果186次，累計多供電量 250 MWh，減少停電 10 500（h·戶），提高了城市配網的供電可靠性，帶來了良好的社會效益。

5 結語

萬向無損旁路柔性電纜絕緣橫擔支架的使用，解決了目前柔性電纜固定工具操作復雜、作業效率低、方向不可調節、易損傷電纜等問題，降低了作業人員勞動強度，延長了旁路不停電作業設備的使用壽命，使得配電旁路不停電作業更加安全、高效，有效提高了工作效率和供電可靠性，也適應了旁路帶電作業快速發展的趨勢。