用于帶電更換10 kV柱上聯絡斷路器的桿頂過渡引線臨時支架研制

王景熙，王 建，汪篤紅，華陳健，王 健，孟令淇，周 濤

(國網上海市電力公司青浦供電公司，上海 201707)

柱上聯絡斷路器在10 kV配電線路中起到了聯絡與分隔前后線路的作用，當前后線路中的設備發生故障時，能夠通過一系列的倒閘操作，將故障點進行隔離以縮小停電范圍[1]。當聯絡斷路器本身發生故障需要更換時，則優先考慮帶電更換聯絡斷路器，以避免同時停用前后兩條線路的情況發生。

作為第三類帶電作業項目(共劃分為4類)，帶電更換10 kV柱上聯絡斷路器相比于第一、二類簡單項目，其作業過程更為復雜，不僅對于作業人員的操作技能有更高要求，同時需要布置更為周密的絕緣遮蔽措施[2-3]。總體而言，帶電更換10 kV柱上聯絡斷路器共分為7個步驟，如圖1所示。

在作業過程中，為了保持臨時引流線與橫擔(電桿)之間的有效距離，常采用PS15針式絕緣子對頂部臨時過渡引線進行固定，在完成更換斷路器后，再對臨時引線進行剪斷處理，拆除PS15針式絕緣子。目前，采用PS15針式絕緣子對臨時過渡引線進行固定的方式存在以下兩點不足。

(1)作業安全距離小，危險系數高。在安裝與拆除針式絕緣子(尤其為中相絕緣子)過程中，作業人員需要進入10 kV線檔中間，緊貼著主導線、斷路器上引線、斷路器上引線固定支架與頂部雙橫擔完成對針式絕緣子的安裝與拆除，作業人員與不同電位裝置的距離很近，是整個作業過程中最為危險的一點[4]。帶電更換10 kV柱上聯絡斷路器作業現場如圖2所示。

(2)作業時間長，工作效率低。針式絕緣子依靠螺帽進行緊固，在佩戴絕緣手套的情況下，旋擰與緊固過程需要消耗作業人員更多的精力。同時，臨時過渡引線在針式絕緣子上的固定采用扎線綁扎方式，進一步增加了作業時間。

1 解決方案的提出

目前帶電更換柱上聯絡斷路器流程中采用PS15針式絕緣子的方式，但在操作時作業人員需要進入線檔中間進行操作，并且整個安裝與拆除桿頂絕緣子、綁扎臨時過渡引線過程所需時間將不少于30 min，占總體作業時間約1/5。

為解決該問題，本文提出一種以T字型絕緣短桿替代PS15針式絕緣子的臨時支架方案。作業人員僅需站在主導線外側即可通過臨時支架結構上的變化來完成中相臨時過渡引線的綁扎工作，完全避免進入線檔中間這一危險動作。同時，支架底座與臨時引線固定部分均采用快速固定的方式，避免了逐相旋擰針式絕緣子底部固定螺絲與綁扎引線的過程，減少作業時間。

2 臨時固定支架的設計

用于帶電更換10 kV柱上聯絡斷路器的桿頂過渡引線臨時支架的整體設計，關鍵要解決4個問題：如何實現從10 kV主導線外側對中相臨時過渡引線進行固定；如何保持臨時過渡引線之間、與桿頂地電位部分的有效距離；如何將臨時支架固定于桿頂雙橫擔上；如何實現臨時過渡引線的快速固定。

2.1 中相臨時過渡引線固定方案的設計

如何實現從10 kV主導線外側完成對中相臨時過渡引線的固定是臨時支架裝置首要解決的問題，所設計的結構必須滿足結構牢固性、作業安全性與使用便捷性的要求。根據帶電作業實踐情況，其結構設計方案可分為3種情況，如表1所示。

表1 3種結構設計方案對比分析

由表1可知，垂直方向翻轉的方案在結構牢固性、作業安全性、使用便捷性這3個方面均具備較好的優勢。基于此，桿頂過渡引線臨時支架設計為垂直方向翻轉的T字型結構方案。

2.2 主絕緣部分方案的設計

主絕緣部分起到了保證臨時過渡引線之間與桿頂地電位部分的有效距離的作用[5-7]，其設計方案需要考慮材料和尺寸這2個因素。

(1)在材料方面，帶電作業對安全性要求非常高。根據《安規》規定，帶電作業絕緣工具必須滿足絕緣強度和機械強度的要求[5-6]，臨時支架采用帶電作業工具常用的3640環氧酚醛玻璃布絕緣空心管作為材料，型號規格為20 mm×26 mm×3 000 mm，在滿足絕緣性能的同時保證了足夠的機械強度。

(2)在尺寸規格方面，絕緣支架主要由兩部分構成，即主絕緣桿部分、支撐絕緣桿部分。

絕緣桿長度分配如圖3所示。根據GB T 18857—2002《配電線路帶電作業技術導則》與《國家電網公司電力安全工作規程(配電部分)》[8]要求，10 kV線路相間引線間的最小距離為0.3 m，考慮空氣濕度等環境因素對相間距離的引線，預留0.1 m的長度余量，故相間主絕緣長度為L1=0.4 m。此外，考慮到固定引線裝置的安裝位置需要一定寬度，因此兩端各預留約0.1 m，即L2=L3=0.1 m。最終主絕緣桿總長度設為L=L1+L2+L3=0.4+0.1+0.1=0.6(m)。

圖3 絕緣桿長度分配

引線對雙橫擔/桿頂(地電位)的最小安全距離：《國家電網公司電力安全工作規程(配電部分)》中規定用于10 kV電壓等級的絕緣承力工具其有效絕緣長度至少應滿足0.4 m，故將支撐絕緣部分長度L4設為0.4 m。

2.3 支架安裝部分的設計

2.3.1 固定方式

支架底座有兩種方式固定在雙橫擔上：采用底座與螺栓緊固組合固定方式；采用底座內置開關式磁力座的固定方式。兩種底座固定方式對比分析如表2所示。

表2 兩種底座固定方式對比分析

由表2可知，螺栓緊固的方式需要作業人員觸及橫擔下部空間，作業人員處于有電部位與地電位之間，存在不安全因素。同時由于底座預留孔洞之間的尺寸固定，裝置只適用于一種型號的橫擔。開關式磁力座的最大優勢就是作業人員可以在安全距離內完成安裝，只需擰轉磁力座的旋鈕即可快速裝拆，十分便利，同時可以適應不同橫擔尺寸的要求。由此，本文選用開關式磁力座的固定方式。

2.3.2 磁力座選型

開關式磁力座的規格選型需要考慮吸著力與尺寸之間的平衡關系。尺寸越小，其重量也越輕，雖然便于攜帶與安裝，但吸著力可能不足；大尺寸的磁力座能滿足吸著力要求，卻不方便攜帶、裝拆。因此，開關式磁力座的規格需要根據實際情況進行選型。

目前，上海地區10 kV配電線路耐張桿的橫擔角鋼尺寸一般為75 mm×75 mm×8 mm，磁力座寬度必須小于75 mm。在吸著力方面，對帶電更換10 kV柱上聯絡斷路器作業進行了統計分析，明確桿頂臨時過渡引線所受合力不超過1 000 N。

考慮1.5倍設計余量后，本文選用型號為SCK-150GSK的開關式磁力座，其尺寸為120 mm×65 mm×52 mm，適合安裝在桿頂雙橫擔上，重量適中，并且吸著力可達1 500 N，滿足實際作業需求。

2.3.3 封裝形式

開關式磁力座為金屬材質，考慮到作業安全性，本文采用絕緣外殼將其封裝。在底座絕緣外殼和磁力座上設置了幾組定位孔，待磁力座置入后，通過擰入螺栓將磁力座封裝起來，最后將底座絕緣外殼上的孔洞進行絕緣恢復，防止因螺栓金屬部分外露而影響支架底座的絕緣性能。磁力座定位孔示意圖如圖4所示。

圖4 磁力座定位孔示意圖

2.4 引線固定部分的設計

2.4.1 開口大小

上海地區10 kV主導線型號主要有兩種：150 mm2和185 mm2。經計算，150 mm2導線半徑為7 mm，為使不同型號引線都能固定，臨時引線夾板凹槽以150型號導線為尺寸，開口半徑R=7 mm，開口弧度為104°。

2.4.2 閉鎖方式

一般帶電作業絕緣工器具中常用到3種閉鎖方式[9]，對3種方式作了分析比較，如表3所示。

由表3可知，螺絲旋擰和扎絲纏繞的方式最為簡單。但螺絲旋擰的方式速度慢、效率低并且容易發生高空落物，扎絲纏繞的方式在纏繞過程中動作幅度較大，不利于帶電作業安全并且在解開操作時不方便。快速夾具相較而言牢固性好、操作方便，固定和拆卸速度快，帶電作業人員動作幅度小、安全性高，更適用于臨時支架的應用情況。

表3 三種閉鎖方式比較

2.5 臨時固定支架整體方案整合

根據各部分的結構設計情況，最終確定臨時固定支架整體設計如圖5所示。

圖5 臨時固定支架整體結構設計圖

3 樣品制作與試驗

根據臨時固定支架整體結構設計，利用三維制圖軟件Auto CAD繪制樣品三維圖，經過測量、挫削、打磨及裝配，制作出臨時固定支架樣品如圖6所示。

圖6 臨時固定支架樣品

帶電作業對安全性要求非常高，根據《安規》規定，帶電作業工具必須滿足絕緣強度和機械強度的要求，因此委托專業的電力工業電氣設備質量檢驗測試中心對制作的樣品進行電氣試驗和機械試驗，并出具樣品檢測報告。試驗結果表明：制作的臨時固定支架樣品可滿足帶電作業要求。

4 樣品的試用與推廣

為檢測臨時固定支架的使用效果，在模擬線路上針對裝拆絕緣子與固定臨時引線的過程進行試驗(未做整套更換柱上聯絡斷路器項目，并且選擇普通耐張桿)。

樣品試用如圖7所示。與原作業方法(裝拆PS15針式絕緣子，綁扎臨時過渡引線)進行對比，試驗結果如表4所示。

圖8 樣品試用圖

表4 作業時間對比試驗

經過15次試驗得到，采用傳統工具的平均作業時間為29分28秒，而采用臨時固定支架的平均作業時間僅為9分11秒，減少作業時間近20 min，有效縮短了作業時間。

作業安全性方面，新研制的臨時固定支架能夠有效實現從主導線外側固定中相臨時過渡引線。在15次試驗中，支架均能牢固吸附在桿頂雙橫擔上，其引線夾持部分能夠可靠夾持臨時過渡引線，未發生一例支架移位、臨時引線脫落的情況。

目前國網上海市電力公司青浦供電公司帶電班均已配備該臨時固定支架，并已正式在現場作業中投入使用。使用新工具后，帶電更換柱上聯絡斷路器項目作業時間可縮短20 min以上，并且大大提升了作業安全性，具有較強的推廣使用價值。

5 結語

本文所研制的桿頂過渡引線臨時支架，能夠使整個帶電更換10 kV柱上聯絡斷路器項目作業時間從150 min減少至130 min，有效提升了作業效率。同時，該臨時支架的成功應用能夠使作業人員在作業過程中從10 kV線路外側完成對中相臨時過渡引線的固定工作，完全避免了傳統作業方式中進入線檔之間拆裝中相PS15針式絕緣子這一危險動作，最大限度地保證了作業安全性，克服了傳統作業方式帶來的難題，取得了良好效果。