輔助帶電測零工具的研制

劉 天，鮑 奕，潘靈敏，宋恒東

(國網江蘇省電力有限公司檢修分公司，江蘇 南京 211102)

0 引言

特高壓電網對于實現能源資源集約化開發，優化能源資源配置方式，提高能源利用效率，推動電力工業技術升級，促進經濟社會可持續發展和全面建設和諧社會具有重大意義。目前不同電壓等級的交直流特高壓線路已相繼建成投運，隨著特高壓投運線路條數的增多，加強特高壓線路運行維護是保證電網安全、穩定運行的必要手段。

絕緣子作為電力系統中廣泛應用的重要部件，運行中的絕緣子受氣候及長期承受機械和電氣負荷的影響，常導致零值出現。零值絕緣子的存在使爬電距離減小，極易引發閃絡，進而導致大規模停電事故，危害電網的安全運行。

特高壓線路耐張塔大多采用瓷絕緣子，且絕緣子串長度超過10 m。使用常用的火花間隙檢測法進行絕緣子測零時，由于所需絕緣操作桿長度長且重量大，檢測非常困難。通過對行業現場實際應用現狀分析，研制了一款利用杠桿原理進行絕緣測零時使用的輔助工具。作業人員通過使用該工具，能夠輕松地完成帶電測零工作，大大提高了測零工作的質量和效率。

1 絕緣子帶電檢測方法分析

針對零值絕緣子帶電檢測，現有的檢測方法包括接觸式和非接觸式檢測法。接觸式檢測法包括火花間隙法、電壓分布法、泄漏電流法、脈沖電流法等，非接觸式檢測法包括聲和超聲波檢測法、電場測量法、紅外熱像法、紫外脈沖法、超高頻檢測法等方法。按操作方法進行分類，又可以分為塔上絕緣操作桿檢測和地面或在線檢測兩種。而應用以上方法開展特高壓絕緣子帶電檢測均存在一定問題，主要體現在以下兩個方面。

(1) 使用塔上絕緣操作桿檢測方式時，由于特高壓耐張塔絕緣子串長較長、絕緣子片數較多，檢測所需的操作桿長度至少在10 m以上。這就使得檢測時，操作桿撓度增大、操作性差，操作人員在操作時難以精準測量，且整串測量完成時需要的勞動量非常高。

(2) 使用地面或在線檢測方式進行檢測的結果準確性較差，相關的檢測參量容易受到環境噪聲、溫度和天氣等因素的影響，容易造成誤檢或漏檢。而絕緣子測零作為帶電作業的基礎性工作，如果出現誤檢或漏檢狀況，會極大提高絕緣子安全風險，非常不符合安全生產的要求。

2 測零輔助工具的研制

為研發出滿足帶電測零準確性和可操作性的工作要求，選擇以檢測更為準確、應用更為成熟的操作桿檢測方式—“分布電壓檢測方法”為基礎，設計一款可以解決塔上測零時操作桿撓度過大、操作不精確、操作桿重量大、操作勞動強度高等問題的輔助工具。

2.1 基本原理及結構設計

基于杠桿原理，設計出一種絕緣操作桿測零時的輔助工具，該輔助工具底端可以緊緊的卡在瓷質絕緣子上，其頂部穩定放置一轉動平臺，絕緣測零桿放置在萬向平臺上。測零前，先將輔助工具安裝好，再將測零桿放置在輔助工具上；測零時，操作人員可以握住測零桿底部利用萬向平臺操作測零桿進行上下前后的精準測零。有了輔助工具的支撐點，操作人員可以輕松進行測零工作。

主框架選用絕緣操作桿同材質的環氧樹脂。環氧樹脂是泛指分子中含有兩個或兩個以上環氧基團的有機高分子化合物，除個別外，它們的相對分子質量都不高。由于分子結構中含有活潑的環氧基團，使它們可與多種類型的固化劑發生交聯反應而形成不溶、不熔的具有三向網狀結構的高聚物，該高聚物的優缺點如下。

(1) 優點：化學穩定性，固化后的環氧樹脂體系具有優良的耐堿性、耐酸性和耐溶劑性。尺寸穩定性，環氧樹脂體系具有突出的尺寸穩定性和耐久性。力學性能，環氧樹脂體系具有優良的力學性能。

(2) 缺點：各部件連接處強度較低；制作模具的成本較高。

連接部位選用鋁合金。鋁合金是純鋁加入一些合金元素制成的。鋁合金比純鋁具有更好的物理力學性能：易加工、耐久性高、適用范圍廣。鋁合金分為防銹鋁、硬鋁、超硬鋁等種類，各種類均有各自的使用范圍。將鋁合金用作為連接部位有以下優缺點。

(1) 優點：重量輕、耐腐蝕性強、釬焊性好、易于加工、價格相對低廉。

(2) 缺點：質量相對環氧樹脂而言較重。

輔助工具整體采用環氧樹脂+鋁合金連接的方式，既能滿足絕緣性能要求，又能滿足機械強度要求。

2.2 測零輔助工具的研制

2.2.1 轉動平臺

轉動平臺的作用在于提供測零桿放置使用，并能實現前后上下左右的三維轉動功能。因此，轉動平臺設計為前后間距30 cm安裝兩只轉向輪，兩轉向輪之間采用板材從側面連接，測零桿放置在轉向輪上，可實現前后移動操作。在連接板材中間位置打孔，安裝一半活動式U型金屬件，以實現上述前后轉向層上下活動操作。U型金屬件在中間位置打孔，安裝在平臺底座上，以實現左右活動操作。

2.2.2 支撐架

支撐架的作用在于連接轉動平臺和輔助工具底座，其采用三點支撐式，以確保整體穩定性。支撐架整體采用管狀結構，以滿足機械強度需要。為減輕輔助工具重量，支撐腿設計兩支，起到承重作用，輔助腿用絕緣繩代替，方便固定。支撐架與平臺底座的連接設計為槽型，方便支撐架開合，以適應不同絕緣子串間距大小。支撐架設計兩至三節抽拉式結構，以延長支撐架長度，滿足長絕緣子串測零的需要。

2.2.3 底座

底座的作用在于將輔助工具固定于絕緣子串上，給輔助工具一落腳點。為適應不同絕緣子鋼帽大小，底座設計為半開式彈簧叉式結構。

3 現場試驗應用

2020-10-22，對絕緣子測零輔助工具進行模擬試驗。通過現場試驗證實。

所研制的測零輔助工具具有以下幾個創新點。

(1) 設計出可實現三維轉動的平臺結構，方便操作桿精準定位測零。

(2) 設計出可調開合式的多節支撐桿結構，滿足不同間距、不同長度絕緣子串現場應用需求。

(3) 設計出彈簧叉式底座，適應不同鋼帽大小，方便工具整體的固定支撐。

4 結束語

經過在現場的實際應用，該套輔助工具具有易安裝、易操作等優點。使用輔助工具后，能大幅提高長串絕緣子帶電測零效率，大幅降低操作人員勞動強度。

絕緣子測零輔助工具有效解決了絕緣操作桿帶電檢測零值絕緣子時，操作桿重量大難以操作、擾度大降低測零精確度、作業人員勞動強度高等問題。憑借三維轉動平臺、多節支撐桿、彈簧叉式底座等創新點，有效提高工作質量、提升工作效率、減少工作強度、降低作業危險。其適用范圍較廣，在輸電線路檢修領域具有一定的借鑒價值。