下置電機(jī)式自動(dòng)握緊接地線夾的研制

摘要：變電站內(nèi)將設(shè)備轉(zhuǎn)為檢修狀態(tài)時(shí)，有些需借助接地線進(jìn)行短路接地，然而限于接地點(diǎn)設(shè)備的具體位置、操作空間等因素，往往會(huì)造成接地困難、接地線夾擰不緊等現(xiàn)象。首先簡述了變電站內(nèi)傳統(tǒng)接地線的結(jié)構(gòu)及操作時(shí)存在的困難，進(jìn)而設(shè)法對接地線操作棒及動(dòng)力系統(tǒng)進(jìn)行改進(jìn)，研制出一種下置電機(jī)式自動(dòng)握緊接地線夾，使其在控制器的指令下具有自動(dòng)握緊、松開功能，將其應(yīng)用在220 kV及以下電壓等級設(shè)備的接地，可起到省時(shí)省力、提高工作效率的效果。

關(guān)鍵詞：變電站;自動(dòng)握緊;接地線夾;下置電機(jī);控制器

0? ? 引言

接地線是在將變電站內(nèi)設(shè)備轉(zhuǎn)為檢修狀態(tài)時(shí)經(jīng)常用到的一種安全工具。接地線通過連接導(dǎo)體端和接地點(diǎn)，使得設(shè)備和接地點(diǎn)等電位，從而保障接地范圍內(nèi)作業(yè)人員的安全。

目前所用接地線通常由接地導(dǎo)線、導(dǎo)線端線夾、接地端線夾和操作棒等部分組成[1]，接地線夾為螺旋壓緊式結(jié)構(gòu)。操作接地線時(shí)由人工手動(dòng)旋擰，裝、拆一次110 kV、220 kV的接地線，往往需要擰幾十圈，當(dāng)操作人員帶上絕緣手套進(jìn)行操作時(shí)，更是增加了操作難度，不僅費(fèi)力耗時(shí)，還存在一定的作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)[2-3]。因此，本文以提高操作便捷性和安全性為出發(fā)點(diǎn)，對現(xiàn)有接地線進(jìn)行改進(jìn)，設(shè)計(jì)一種自動(dòng)握緊、松開的接地線夾，可大大提高操作效率。

1? ? 接地線的現(xiàn)狀

變電站內(nèi)接地線導(dǎo)線端線夾通常采用螺旋壓緊式，如圖1所示，通過操作人員手動(dòng)旋轉(zhuǎn)操作桿，帶動(dòng)線夾夾塊運(yùn)動(dòng)，以此來調(diào)節(jié)兩夾塊間的距離，從而實(shí)現(xiàn)裝、拆接地線過程中的握緊、松開功能。該接地線具有結(jié)實(shí)、耐用等特點(diǎn)，但由于操作人員擰緊一組接地線夾時(shí)需要將操作桿旋轉(zhuǎn)數(shù)十圈，會(huì)耗費(fèi)大量的力氣;有些設(shè)備位置難以垂直放置接地線夾，往往需要操作人員站在絕緣臺(tái)上，將整個(gè)操作棒連同接地銅線一并舉起一定傾斜角度，才能進(jìn)行旋擰，此時(shí)即使操作人員已經(jīng)擰到胳膊酸痛，也依然會(huì)存在接地線夾擰不緊的現(xiàn)象。

傳統(tǒng)接地線裝、拆過程耗時(shí)費(fèi)力，且存在因線夾未擰緊而造成接地不良等操作風(fēng)險(xiǎn)。

2? ? 下置電機(jī)式自動(dòng)握緊接地線夾

與傳統(tǒng)手動(dòng)擰緊式接地線夾相比，本文所設(shè)計(jì)的自動(dòng)握緊接地線夾除采用同樣的主材料外，重點(diǎn)對操作棒接頭及動(dòng)力輸出系統(tǒng)進(jìn)行了改良設(shè)計(jì)。

2.1? ? 操作棒接頭改進(jìn)

為了不改變操作棒的絕緣長度，本方案只對操作棒接頭處加裝六角公頭，如圖2所示，一端插入母頭的孔內(nèi)，另一端旋接鎖緊至接地棒桿體。該結(jié)構(gòu)采用縱向拔插式裝拆，當(dāng)對絕緣棒進(jìn)行旋轉(zhuǎn)時(shí)，橫向受力不會(huì)造成接頭松動(dòng)，該六角公頭具有裝拆簡單、可靠的優(yōu)點(diǎn)，可提高操作效率。

2.2? ? 動(dòng)力輸出系統(tǒng)原理

為減輕接地線夾頭部的重量，便于操作人員握緊操作棒，本方案采用下置電機(jī)式動(dòng)力輸出系統(tǒng)，將動(dòng)力系統(tǒng)部分設(shè)置在操作棒底端，如圖3所示。由控制器對電機(jī)發(fā)送指令，通過電機(jī)的正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)接地線夾的夾緊或松開，從而取代了運(yùn)行人員的手動(dòng)操作，減輕了勞動(dòng)力，使接地更加牢固可靠。同時(shí)，對于傳統(tǒng)手動(dòng)擰緊式接地線夾接地困難、接地線夾擰不緊等處，自動(dòng)握緊接地線夾均可在較短時(shí)間內(nèi)握緊或松開，從而可大大提高工作效率。

具體結(jié)構(gòu)原理介紹如下：

（1）可充電鋰電池集成在手柄處，配有充電接口，并具有剩余電量顯示功能，當(dāng)電量不足時(shí)提醒操作人員及時(shí)補(bǔ)充電量。

（2）控制開關(guān)具有上撥、下?lián)軆蓚€(gè)運(yùn)動(dòng)方向，可分別實(shí)現(xiàn)電機(jī)的正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)，當(dāng)松手后，控制開關(guān)自動(dòng)復(fù)位至斷電狀態(tài)。

（3）直流電機(jī)可在控制開關(guān)的指令下實(shí)現(xiàn)正反轉(zhuǎn)，經(jīng)過減速箱的作用后可實(shí)現(xiàn)接地線夾的握緊、松開。

（4）減速箱與直流電機(jī)相連，并由直流電機(jī)帶動(dòng)工作，減速箱可以通過降低轉(zhuǎn)速（降至約30 r/min）并提高轉(zhuǎn)矩，達(dá)到驅(qū)動(dòng)操作棒桿體旋轉(zhuǎn)的目的。

（5）桿體適配圈可以根據(jù)操作棒的粗細(xì)進(jìn)行調(diào)節(jié)，并能緊固操作棒底端。

（6）適配器母頭內(nèi)有六角形插孔，用于連接桿體，將減速箱的扭力傳遞到桿體，帶動(dòng)桿體轉(zhuǎn)動(dòng)。

（7）六角公頭一端插入母頭的孔內(nèi)，另一端旋接鎖緊至接地棒桿體的下端，當(dāng)桿體轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，可以保證將桿體固定牢固。

3? ? 下置電機(jī)式自動(dòng)握緊接地線夾的優(yōu)點(diǎn)及應(yīng)用前景

與傳統(tǒng)接地線夾相比，本方案在結(jié)構(gòu)上主要有以下4個(gè)創(chuàng)新點(diǎn)：

（1）桿體接頭處：采用拔插式結(jié)構(gòu)，可以減少桿體連接時(shí)間。

（2）電機(jī)：接地線夾由具備正反轉(zhuǎn)功能的電機(jī)進(jìn)行連接，通過電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)接地線夾握緊或者松開的功能。

（3）可充電電池：用于向電機(jī)提供動(dòng)力電源。

（4）控制器：控制器集成在接地線操作桿手柄處，當(dāng)操作人按下控制器按鈕時(shí)，可實(shí)現(xiàn)電機(jī)正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)，從而可使接地線夾握緊或松開。

本文設(shè)計(jì)的接地線夾實(shí)用性強(qiáng)，在發(fā)電廠、變電站、輸配電線路等設(shè)備轉(zhuǎn)檢修狀態(tài)需要接地線時(shí)，均可實(shí)現(xiàn)快速有效的接地。

4? ? 結(jié)語

接地線本身重量較大，當(dāng)操作人員采用傳統(tǒng)接地線夾進(jìn)行接地操作時(shí)，往往會(huì)遇到接地點(diǎn)接地不牢固或者不易安裝等問題，本文從操作棒桿體連接處、動(dòng)力輸出系統(tǒng)兩個(gè)方面進(jìn)行了改良設(shè)計(jì)，接地線操作桿采用拔插式接口，具有安裝便捷、快速的特點(diǎn)，擰緊接地線時(shí)可以通過控制器對電機(jī)發(fā)送指令，控制電機(jī)的正反轉(zhuǎn)，從而實(shí)現(xiàn)接地線夾的握緊、松開功能。本文所設(shè)計(jì)的方案不但省時(shí)省力，而且可在一定程度上提高接地操作的安全性。

[參考文獻(xiàn)]

[1] 顧艷君.新型超高壓短路接地線導(dǎo)線端線夾的設(shè)計(jì)與分析[D].蘇州：蘇州大學(xué)，2012.

[2] 劉生輝，李柳松.多角度可調(diào)式高壓接地線的設(shè)計(jì)[J].廣西電力，2015，38（2）：63-65.

[3] 梁宇輝.10 kV多轉(zhuǎn)向站地式長型接地線的研制應(yīng)用[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2016（19）：172-173.

收稿日期：2019-11-06

作者簡介：張華彬（1985—），男，山東菏澤人，工程師，主要從事變電運(yùn)行工作。