500 kV變電站檢修作業接地問題及應對措施探討

彭永祥 嚴玲玲 馬成華

(國網湖北省電力有限公司檢修公司宜昌運維分部，湖北 宜昌 443000)

1 概述

為了保障變電站安全穩定運行，變電部門通常要定期開展“事前檢修”。在變電站停電檢修過程中，若線路突然帶電，將嚴重威脅檢修作業人員的人身安全，掛接地線是變電檢修中保護人身安全的必要措施之一。

懸掛和拆除接地線是500 kV特高壓變電站作業中常規的工作內容。然而，500 kV變電設備由于電壓等級高、安全距離大，所以普遍外形尺寸大、安裝位置高。例如，變電設備引流線掛接地位置高達10 m以上，再加上接地線自重較大，這就給接地工作帶來很大不便，現場靠人工手持絕緣操作桿接地的方式很難完成接地任務，存在效率低、危險性大等問題。為解決500 kV變電站接地過程存在的問題，研制一種方便快捷可靠的新型接地線高空裝拆裝置是日常檢修作業中的迫切需求。

2 500 kV變電站接地要求及存在的問題分析

2.1 接地要求

變電站掛接地線的主要作用是在檢修變電設備時，避免設備突然帶電或附近帶電體感應電對作業人員的傷害，還可以泄放設備剩余電荷，因此，接地線是一種保護作業人員人身安全的必備工具，掛接和拆除接地線也是變電檢修中經常要開展的工作。

《國網公司電力安全工作規程》中明確指出：“接地線應用多股軟裸銅線，其截面應符合短路電流的要求，但不得小于25 mm2”。

安裝接地線必須嚴格按照先接地端、后導線端(高壓側)的順序執行，拆除時順序相反。裝拆過程最低需要兩人，一人負責操作、另一人負責監護。接地線需固定牢靠，宜采用線夾等方式固定，嚴禁纏繞在導線上，可能引起局部發熱。

2.2 存在的問題分析

500 kV變電設備由于電壓等級高、安全距離大，所以普遍外形尺寸大、安裝位置高。例如，互感器引流線掛接地位置高達10 m以上，如圖1所示，再加上接地線自重較大，這就給接地工作帶來很大不便，現場人工手持絕緣操作桿接地的方式很難完成接地任務，效率低、危險性大。

目前，500 kV變電站停電裝拆接地線主要采用絕緣斗臂車、可升降機械檢修平臺等將工作人員送至預定高度進行操作，地面需要安排輔助操作人員及監護人員。采用絕緣斗臂車或檢修升降平臺的方式機械損耗大、成本高、時間長，且存在高處墜落及感應觸電的風險。由于變電設備結構緊湊，操作大型機械存在諸多不便，稍有疏忽極易引起誤碰帶電間隔的惡性違章事件。此外，雖然檢修線路處于停電狀態，但是，開路的線路相當于一個較大的充電電容，存在自放電的可能，存在觸電風險。

3 基于繩驅動的接地線高空掛接裝置設計

3.1 繩驅動原理

繩驅動本質上來講是基于撓性傳動原理的，主要通過柔性的絕緣繩或鋼絲繩傳動，繩與輪之間靜摩擦力產生主動輪與從動輪之間的力矩，通過非接觸段將繩上的張力差傳遞到從動輪。這種力傳導方式可以有效避免間隙、摩擦等非線性因素影響。總體來說，繩驅動裝置具有優勢(如表1所示)。

表1 繩驅動優勢

從表1可以看出，基于繩驅動裝置無論在傳動效率還是在集成化設計、后期維護方面都具有天然優勢，基于此原理設計開發變電站接地線裝拆裝置是切實可行的，可以提高變電站檢修作業效率、降低工作勞動強度。

3.2 結構設計

繩驅動裝置主要由支架及移動機構、多節伸縮桿和驅動結構三個部分組成。

支架固定在伸縮桿的底盤上，可根據需要調整為折疊式，方便收納，支架底部連接有萬向腳輪，可鎖緊，伸縮桿底盤周向布置3對支架(見圖2)。

多節伸縮桿由一節固定低筒和多節伸縮筒組成，每一節伸縮筒底盤都設有滑輪，頂部開有方槽，方槽內對稱布置兩個滑輪，最頂部的伸縮筒頂端設有夾具，末端采用省力扳手，工作時可將接地線夾緊在頂端，固定在伸縮筒上。伸縮桿采用高強度絕緣材料制作，以提高裝置的強度及耐用性。驅動部分采用鋼絲繩作為驅動部件，由一個帶棘輪的繞線裝置卷繞，棘輪機構能起到自鎖和省力的作用(見圖3)。

第一節鋼絲繩穿過第一伸縮筒的頂端滑輪以及第二伸縮筒底盤滑輪，末端固定在第一伸縮筒的另一側，第二節鋼絲繩的一端固定在第一伸縮筒的頂部，穿過第三伸縮筒頂部滑輪及底盤滑輪，末端固定在第二伸縮筒頂部另一側，如此重復(見圖4)。

3.3 接地線截面面積設計

接地線截面面積通常通過接地線融化電流來換算，其數學模型可用I.E.Ondendonks(奧迪道克)公式表征：

(1)

其中，Im為接地線融合電流，A；A為接地線截面，圓密耳；t為承受電流的時間，s；Tm為金屬融化溫度，℃；Ta為環境溫度，℃。

通常使用銅質材料作為接地線，則Tm=1 083 ℃，環境溫度Ta取40 ℃，接地線截面面積S=1 973/A，降值因子取1.08，代入式(1)中可得：

(2)

式(2)中I為短路電流，接地線承受短路電流的時間取0.1 s，則有：

S=1.204I×10-3

(3)

500 kV變電站設備短路電流若取I=30 kA，代入式(3)中得S=35 mm2，符合電力安全工作規程中規定的不小于25 mm2的要求,且符合工作實際經驗。故本裝置接地線擬選用35 mm2截面面積的銅質導線。

3.4 工作方式

驅動部分固定在第一伸縮筒上，工作時人工驅動搖柄，此時鋼絲繩收緊，第二伸縮筒上升，第二伸縮筒上升帶動第三伸縮筒上升，借而使得整體上升，當到達指定位置時，棘輪結構鎖死，不會因桿件及接地線自重而收縮。

4 結語

針對500 kV變電站檢修作業掛拆接地線存在掛點高、勞動強度大、效率低等問題，文章設計了一種基于繩驅動的500kV變電站接地線高空裝拆裝置，其主要由萬向運動底座、防傾覆三腳支撐架、自動掛接機構、繩驅動機構、多節伸縮機構等部分組成。該裝置具備結構輕便、操作簡單、無需額外動力、方便存儲攜帶等特點，具有較好的應用前景。