智能接地線的研制與應用

宋恒東，潘靈敏，韓學春，吳 偉

(國網江蘇省電力有限公司檢修分公司，江蘇 南京 211102)

0 引言

工作接地線是電力作業不可缺少的安全工具，對電力作業人員的人身安全起著極其重要的保障作用，檢修前作業人員應在作業地點兩端掛接安全可靠的接地線，而在實際操作中由于工作接地線掛設難度大、不牢靠等致使導線燒傷的現象時有發生。檢修完成后，作業人員應將全部接地線拆除后才能對線路送電，但目前國內外電網重大安全事故中，接地不良和帶地線合閘的惡性事故占很大比重。由于輸電線路較長，往往需要增加掛設多組接地線，存在漏裝和漏拆接地線的可能。如果漏裝接地線或接地不良，將會造成感應電放電損傷導線及威脅到檢修人員的人身安全；如果漏拆接地線，將會造成帶地線合開關的惡性事故。

目前，接地線的掛接和拆除情況的確認主要依賴于線路作業人員的人工巡查和清點，現有手段均屬于人工現場巡查及事后記錄方式，雖然能對巡查人員的路徑進行事后監督，并用電子方式記錄巡查情況，但不能及時發現并解決接地線的安全裝拆問題，不能及時發現和制止帶地線合閘行為，不能對線路檢修流程進行全過程監視，不能提升檢修和恢復送電環節的安全保障措施，無法實現輸電線路檢修的安全監視。為解決上述問題，更安全的進行線路檢修工作，研制一種智能接地線勢在必行。

1 智能接地線的基本原理及掛接方式

1.1 智能接地線的原理及結構設計

高壓線路在停電檢修時，為了避免意外送電或線路帶有感應電，而引起作業人員發生觸電事故，用短路接地線掛在線路上，把線路直接對地短路以確保安全。傳統接地線不具有監測功能，無法監督流動接地線的掛接、拆除情況，線路指定位置是否有效掛接與拆除了工作接地線無法采用技術手段監管，會給現場工作人員帶來極大的安全隱患，安全形勢嚴峻。

智能接地線在線夾上安裝監測模塊，當接地線掛接牢靠時，監測模塊電極通過裸導線與線夾形成電氣回路，并通過內置的通信模塊傳輸至網絡平臺，及時監測接地線的狀態。若接地線發生脫落或被摘除時，監測模塊無法與線夾形成電氣回路，網絡平臺將顯示接地線未掛接狀態。下文將詳細介紹智能接地線的構造及使用過程。

智能接地線具有將接地裝置工作狀態、工作位置、夾持緊度、異常報警信息等實時傳輸的功能，則即可使現場作業人員實時掌握接地裝置的工作狀態，收到報警及時給予糾正，保證一線作業人員的安全；又可通過預裝的通信模塊，經現代通信手段將接地裝置工作狀態實時傳輸到控制后臺，方便遠程監控與監測，便于安全管理部門和生產管理部門實時掌握作業現場情況，實施有效管理。

針對上述技術問題，設計了一種帶監測掛式接地鉤，如下圖1 所示。

圖1 智能掛式接地鉤

智能掛式接地鉤由接地鉤體、夾線鉤舌、監測模塊和翻轉連接掛架組成，監測模塊安裝在接地鉤的夾線鉤舌上，在監測模塊上裝設有電極以及與夾線鉤舌連接的鉤體電極螺絲，電極及鉤體電極螺絲分別用導線與監測模塊內部的掛線檢測電路連接，電極與夾線鉤舌相互絕緣，接地鉤上掛接的線路裸導線與電極和夾線鉤舌接觸形成電氣連接回路，該電氣連接回路與監測模塊通過導線連接。監測模塊由檢測控制電路、無線數傳模塊、衛星定位模塊、內部供電電池電壓檢測電路及通信模塊等組成，通信由2G，4G 或NB-lot 通信模塊構成網絡傳輸組件，衛星定位模塊為GPS 和北斗雙模衛星定位系統，在接地鉤掛接狀態發生改變時，通過內部程序自動完成通信協議轉換和數據收發控制，將檢測到的掛線、摘線狀態信息、衛星定位的位置信息及內部供電電池的電量信息，通過NB-lot 無線通信網絡發送至系統云平臺服務器。監測模塊采用鋰電池作為供電電源，電池容量不低于2 000 mAh，由于模塊功耗低，根據接地線實際使用情況推算，理論上一塊電池可工作年數大于5 年。圖2 為智能接地線狀態改變傳送示意圖，通信轉發控制模塊集成在接地鉤監測模塊。

1.2 智能接地線的掛接使用方式

在接地鉤體的上方設有掛接溝槽，翻轉連接掛架上開設有絕緣繩固定孔和連接銷，翻轉連接掛架底部跨裝入接地鉤體，并使翻轉連接掛架固定銷孔與接地鉤體上的翻轉連接掛架定位滑動槽對正后用連接銷穿入固定，翻轉連接掛架上部的連接銷孔穿入連接銷，絕緣操作繩固定在翻轉連接掛架的絕緣繩固定孔上。

接地鉤在掛接線路裸導線時，將接地導線的接地端接地固定連接好，翻轉連接掛架上部的連接銷勾住接地鉤體上部的掛接溝槽內，操作絕緣繩將接地鉤垂吊或拋掛到線路裸導線上，并勾住線路裸導線，拉緊絕緣繩使線路裸導線滑入接地鉤體的鉤內下部，同時被夾線鉤舌夾緊，將絕緣繩拉緊并系在桿塔上的合適位置，完成掛接線路裸導線。

接地鉤體上掛接的線路裸導線，同時與電極和夾線鉤舌接觸形成電氣連接回路，該電氣連接回路經鉤體電極螺絲的連接線和電極連接線與監測模塊內部電路板的掛線檢測電路連接，監測模塊內部檢測電路監測接地鉤的掛線狀態信息，在監測模塊的外殼接口外設有橡膠密封圈，具備密封防水能力。

所述接地鉤在掛線狀態需要摘除時，松開絕緣操作繩，使翻轉連接掛架在重力的作用下脫離接地鉤體上部的掛接溝槽，此時再次拉緊絕緣操作繩，通過翻轉連接掛架底部的連接銷，拉住翻轉連接掛架定位滑動槽使接地鉤體翻轉后，將接地鉤體從線路導線上拉出。

智能接地線掛接時的兩種狀態如圖3 所示。

圖3 智能接地線掛接時的兩種狀態

2 智能掛式接地鉤的研制

根據行業現狀對智能接地線的迫切需求，結合傳統工作接地線在掛接導線時弊端，所研制的智能接地線主要部件為：新型接地線夾、監測裝置、轉發控制器、語音端告警系統，管控系統等，表2 為接地線夾的詳細組成部分。

表2 智能接地線的系統組成

3 現場試驗應用

智能接地線已經通過耐受工頻高壓電場強度環境測試，檢測通信電路部分通過了國網電力科學研究院實驗驗證中心的電磁兼容測試。

根據現場實際，對所研制的智能工作接地線進行了現場模擬試驗。智能接地線采用鉤式線夾，即“鉤掛式”就位。使用時，將鉤式線夾放置在導線下方，線夾開口對準導線，向上一提，可輕松完成掛接。監測模塊嵌入線夾側面，結構牢靠。掛接過程中智能接地線滿足沖擊性能要求。

現場應用試驗表明，該接地線操作便捷高效、連接牢固，無需人工綁扎，拆除簡單方便。

研制的智能工作接地線與普通接地線相比，具有以下優點。

(1) 智能監測：可監測接地裝置的線夾是否與220 kV 及以上電壓等級導線接觸良好，通過實時監測檢查線夾是否夾緊，徹底杜絕了接地裝置虛掛及因接地不良造成的感應電、倒送電等引發的現場作業人身傷害事故。

(2) 智能管控：利用北斗或GPS 衛星定位系統的定位優勢，對接地裝置使用位置衛星定位，能夠準確實時監測接地裝置的狀態，可體現入庫狀態、使用狀態，實現智能化管控。

(3) 智能閉鎖：智能接地裝置實時顯示接地監測狀態和預警信息，可通過手機APP 等現代通信手段實時遠方監測接地裝置是否懸掛或拆除，可與防誤閉鎖裝置結合進行防誤閉鎖，徹底杜絕帶接地線合刀閘送電等一類惡性誤操作事故。

4 結束語

綜上所述，新開發的新型智能接地裝置具備了自動監測接地狀態，自動后臺報警和遠程管理及操控功能，為一線作業人員的安全生產提供了更加可靠、安全的作業環境，也為進一步實現現代技術管理開辟了新的思路與實踐案例，更為電力安全工器具的升級換代打開了探索與實踐之路，具有現實意義和廣闊前景。江蘇省檢修公司將智能接地線掛接在導線上試用一段時間，試用單位反應良好。在此基礎上，目前正在推廣該智能接地線的使用，逐步推動接地線革新。