配網帶電作業絕緣導線新型剝切方法及裝置的研究與應用

(深圳供電局有限公司，廣東 深圳 518001)

0 引言

配電網帶電作業中常常會遇到將中壓或者低壓架空絕緣導線外皮剝掉的情況，此時就會用到剝皮器，由于這些導線外皮強度較高、較厚在使用剝皮器進行剝皮時不易將外皮剝掉，需要多次往復使用剝皮器，降低作業效率，有時候甚至會頻繁損壞剝皮器刀具。為了解決上述問題，深圳供電局有限公司研制的新型產品一種架空絕緣線剝皮輔助工具可在使用剝皮器前在需要剝皮的區域將絕緣線外皮加熱軟化，然后再利用剝皮器進行剝皮，這樣在一次剝皮做操作中就可以迅速干凈地將絕緣外皮剝掉，大大提高作業效率。

1 項目總體設計及實施方案

1.1 結構設計(見圖1)

1)熱風槍本體1，內部包含發熱電阻絲、風扇等裝置，作用是提供熱。

圖1 結構設計圖

2)固定殼2，為3D打印尼龍外殼。作用是固定加熱槍、懸掛電池和無線控制模塊、連接安裝桿。

3)電池3，為24 V直流鋰電池，呈長方體結構。作用是為熱風槍提供電源。

4)無線控制模塊4，為具有發射和接收無線信號及控制加熱槍通斷電的電路板。作用是控制熱風槍通斷電及接收遙控器發射過來的信號。

5)導線夾5，為雙層半圓管結構，不銹鋼材質，具有高傳導導熱特性。作用是包覆絕緣導線絕緣層，聚集熱量并循環導熱，使絕緣導線周圍能更好受熱。

6)操作桿6，為環氧樹脂的圓管，一端與固定殼相連，另一端安裝有橡膠把手。作用是便于將整個裝置進行架空操作桿帶電作業。

1.2 配網帶電作業絕緣導線新型剝切輔助工具的工作原理

配網帶電作業絕緣導線新型剝切輔助工具在具體制作時，需要檢查各構件之間的連接情況，確保連接情況良好，電路部分檢查連接情況可靠，使用的絕緣材料滿足相關絕緣要求。在具體實施過程中，采用尼龍材料作為外殼絕緣材料，環氧樹脂作為操作桿絕緣材料。打開不銹鋼合頁圈，手持操作桿托舉使得架空絕緣導線進入合頁圈，并與之同軸，關閉合頁圈。打開遙控開關，熱風槍開始工作。待到導線絕緣層軟化后(截面95 mm2以下電纜軟化時間為90 s，截面120 mm2及以上電纜軟化時間為120 s)關閉遙控開關，打開合頁圈，使用常用手工刀具開始絕緣剝切工作。

1.3 配網帶電作業絕緣導線新型剝切輔助工具關鍵技術

1.3.1 絕緣材料選擇

對于固定外殼和操作桿部件用絕緣材料，一般選擇尼龍、ABS或者環氧樹脂。固定外殼包覆熱風槍本體，靠近熱出風口，因此對其耐熱性有一定的要求，加上其外觀結構設計的特殊性，對機加工韌性有較高要求，幾種絕緣材料比較得出尼龍韌性較環氧樹脂強、耐溫性和熔點較ABS高出一些，故固定外殼采用尼龍材質。

操作桿為保證足夠的絕緣距離，選用玻璃鋼環氧樹脂原因有：①在電氣特性上具備高介電性能、耐表面漏電、耐電弧性能。②戶外化學穩定性上具備耐堿性、耐酸性和耐溶劑性。③機械性能上具備高強度機械特性，負荷承壓及拉伸強度都要優于其他。

1.3.2 熱風槍設計

架空絕緣導線大多采用聚乙烯鋼芯鋁絞線，其熱性能參數如表1。

表1 熱性能參數

按照規范，架空導體線芯最高允許溫度不超過(鋼芯鋁絞線和鋼芯鋁合金絞線)70 ℃(大跨越段線路不超過90 ℃)，原因是溫度上升會使導線在接頭處氧化，電阻增加，如此反復會導致接頭處燒斷；同時溫度升高會使架空導線弛度增大，造成交叉跨越距離不夠而放電。

根據熱導率公式：

k：熱導率；Q：熱量；t：時間；L：長度；A：面積；T：溫度差。

質量×比熱容×溫度的變化

Q=CM(t2-t1)

Q—熱量；C—比熱容；M—質量；t2—物體最后溫度；t1—物體初始溫度。

依據上述公式計算可得，線芯傳導溫度差應控制在30 ℃以下，此時熱風槍產生的絕緣層初始溫度為286 ℃，考慮到熱風槍出風口距離導線2 cm，本項目設計熱風槍出風溫度為300 ℃。

1.3.3 外形設計

采用流線型哈夫結構，兩側均開有“V”字型進風口，前端出口卡住熱風口，末端與操作桿鑲嵌連接，確保機械強度的同時滿足足夠的絕緣要求。

1.3.4 試驗設計

工頻耐壓45 kV/min不擊穿，不閃絡。

2 配網帶電作業絕緣導線新型剝切輔助工具的應用效果

2.1 安全生產方面

利用該裝置剝切絕緣架空導線時，不再會對線芯有任何損傷，可以大大節省作業人員的勞動強度，并節約1/3的單位時間，提高工作效率，降低單位時間內作業風險。

2.2 推廣應用方面

隨著配電網規模的不斷擴大，架空線路所處環境也日益復雜，對供電質量和可靠性提出了越來越高的要求。為提高配網的安全水平，通過對架空線路進行絕緣化改造，防止受到異物侵擾發生短路跳閘事故是各供電公司線路改造和發展的主要方向之一。加上帶電作業的普及，未來架空絕緣線剝皮作業日趨增多。

該裝置功能針對性強、可行性高、操作簡單、不會損傷導線的導體，在減少現有各種型號的剝皮工器具損耗，節省施工成本的同時，也能使帶電作業人員保持充足的體力與精神，安全地完成帶電作業項目。

2.3 經濟和社會效益方面

經濟效益：該項目投資5萬元進行樣品設計研發、開鑿模具、出廠試驗報告、專利申請等，如批量生產，每套成本價在2 000元左右。預計市場售價8 000元左右，回報率可達到300%。

社會效益：該產品相比目前國內外的剝皮工器具幾萬甚至幾十萬，極具市場競爭力。該產品可激發國內外對于此項目帶電作業工具器創新化競爭，研發出更好更優的產品，為帶電作業快速發展注入新能量。

3 結語

配網帶電作業絕緣導線新型剝切輔助工具的導線夾套在架空絕緣導線上，打開遙控開關，熱風槍開始工作。待到導線絕緣層軟化后(截面95 mm2以下電纜軟化時間為90 s，截面120 mm2及以上電纜軟化時間為120 s)關閉遙控開關，打開合頁圈，使用常用手工刀具開始絕緣剝切工作。操作方便簡單，在導線絕緣層剝切工作中既節省時間，又降低作業強度。經過多次的現場測試，獲得良好的效果，值得在帶電作業項目中推廣使用。