配網帶電作業絕緣橫擔的研制與應用

國網安徽省電力有限公司銅陵供電公司 李 君 孟明明 夏宗杰

近年來，在電纜布線的應用過程中，常發生與電氣部件的安全使用直接相關的外部損傷或絕緣破壞引起的事故。研究人員已對傳統電纜進行了保護，包括使用疏水和耐酸材料以及增強電纜的外部絕緣[1]。但是，在電纜的長負荷運轉下，電纜的接縫和絕緣的交叉負荷會在一定程度上降低絕緣材料的絕緣性能，甚至有可能引發嚴重的工程事故。基于此背景，配網帶電作業絕緣橫擔的研制與應用勢在必行，從而防止安全事故的發生。

1 主要技術與材料

1.1 關鍵技術

對于新型絕緣橫擔而言，其材料選擇過程一般分為以下兩部分，即主體結構設計和安裝結構設計。

1.2 解決方案

為滿足線路的絕緣和電氣特性，并能滿足機械負荷需求和水平重量本身的輕特性，應當選擇高強度中空環氧樹脂材料絕緣桿作為主要的橋臂材料，同時采用鋁合金材料箍圈間連接水平橋臂和撐桿。

為了便于現場運行，電纜絕緣橫向載荷主要由極箍（雙重使用）、電纜絕緣管、絕緣電纜安裝線夾及支撐板組成。一端的交叉軸承是鋼圈，另一端是中空的高強度環氧樹脂電纜絕緣管，一般會將電纜固定的線夾配備在電纜絕緣管上[2]。

電線桿保持箍的兩種結合法：一種是直接連接在框架的四角柱支撐角鋼上，主框架可安裝在鋁合金焊接底座、90°叉車尾端和角鐵上，后部分具有一組受控的鎖定方法。然后，其可以使用桿的強度來實現絕緣交叉負載的穩定性。如圖1所示。

圖1 絕緣橫擔與角鋼的連接方式

另一種可以直接與圓形電桿連接，其主要結構是鋁合金連接底座，尾端開90°開衩，然后將第一種連接方式的鎖緊滑塊更換成圓桿適配滑塊和軟質抱桿鎖緊帶。更換了圓桿適配滑塊的絕緣橫擔能夠很好地貼合圓桿表面，接著通過軟質抱桿鎖緊帶抱緊電桿，最后通過鎖緊帶配置的收緊器調節橫擔與電桿的緊固程度[3]。

2 橫擔的材料與設計

絕緣材料是電氣設備重要環節。相關數據統計，電氣設備損壞的最主要原因之一就是絕緣破壞。

除了絕緣完整性之外，當沖擊電壓累積之后，也有一定的概率造成絕緣擊穿。從化學組成來看，絕緣材料有無機和有機兩種，通常是指陶瓷、玻璃、云母粉末和其他金屬或非金屬氧化物。共價鍵支持電子在絕緣材料中的移動，并且金屬氧化物通常表現出良好的介電性能。對于電氣設備而言，其最佳的絕緣材料應當是無機絕緣材料，但這些材料的生產成本較高，因此在電氣設備的絕緣材料選擇上通常會使用有機絕緣材料。常見的有機絕緣材料包括聚乙烯、聚苯乙烯和其他典型的熱塑性材料、環氧樹脂、酚醛樹脂以及網狀分子結構、橡膠、纖維和其他聚合物鏈結構的熱固性材料[4]。在電氣絕緣槽中，一般會使用合成纖維，該材料屬于環氧樹脂絕緣材料，該材料擁有較好的絕緣效果，而且由于其強度而得到一定程度的支撐。

絕緣材料的內芯必須考慮到具體的強度和密度。目前，常見的內芯材料均選用聚氨酯泡沫材料，不僅可以防止水滴的滲透，還可以提高內芯的絕緣性能，在短路時還可以起到特定的防火能力。作為增加側向重量的攀登距離和加強外部絕緣能力的部件，傘裙也是絕緣側向重量的關鍵部件之一。同時，新的涂層工藝，如氟碳涂層，也被應用于絕緣結構中，以改變側面的承受表面，增加側面重量的疏水性和絕緣能力。金屬連接件通常作為一種材料進行鍍鋅處理，以確保連接的強度并加強其耐腐蝕性。

3 新型絕緣橫擔

3.1 新型絕緣橫擔的組成結構

在分析原絕緣橫桿的基本結構和使用情況后，新型絕緣橫擔的材料選用，一是要求材料輕，滿足現場運行的絕緣需要。二是要求操作簡單，可以單獨使用。三是需要使用規格120mm以上的架空絕緣電線也能擁有較好的適用性。

圖2 各主要部位標示圖

新型絕緣橫臂內部包含的結構有：絕緣縱臂、絕緣支撐管、調節臂。將絕緣支撐管與配有線桿擰在一起后，螺釘的頂部與聯軸器的底部連接。連接頭主要負責與絕緣縱向軸承臂連接，其左右端部與軸承臂的兩端連接，各絕緣縱向臂的中央需要連接一個調整臂的另一端，另兩個調整臂的兩端與帶扣連接。絕緣支撐管外側固定有扣環，絕緣支撐管外側必須有兩個以上的固定扣來保持固定，固定鏈一般配備在固定扣上。

每個絕緣橫臂包括固定弧形槽和可移動弧形槽。在鋁合金制螺栓和調整手柄的幫助下，兩個調整手的另一端要與帶扣保持連接。在螺釘上需要設置有一個及以上的定位孔。插入定位螺釘的定位棒以防止金屬絲的上下滑動。絕緣支承臂的主要構成部分為環氧樹脂板，絕緣支承管屬于環氧樹脂管，調整臂為環氧樹脂管。

3.2 新型絕緣橫擔安裝步驟

一是借助鐵質固定卡扣固定水泥砼桿臂。二是在水泥砼桿上使整個裝置保持固定狀態，采用固定鏈螺栓對其進行固定。三是對整個裝置的高度進行調節，將絕緣支撐管內裝有的絲杠進行升降調節。四是對調節臂兩端進行合理調整，借助鋁合金材質的把手，對調節臂兩端進行調節，并到達位置。五是對導線進行移動并固定，借助移動式弧形槽使導線進行移動，直到到達弧形槽內。

3.3 新型絕緣橫擔的特點

傳統的地帶電工程作業中，一般都會采用繩帶牽拉吊起電線，工程既費時還費力，并且地帶電工程作業用具較為笨重，而絲桿構造可以解決這些弊端，同時還能夠使地電位及帶電工程作業安全性系數和效率得到較大程度的提高，同時減少了對高空作業人員的風險系數。使帶電作業時限得到進一步的縮短，對原有的絕緣橫擔進行操作時，其平均連續作業時限一般為30min左右，而使用新絕緣橫擔的平均連續作業時限則為20min以內。

圖3 內部絲杠結構圖

新的絕緣橫撐臂配有活動弧槽，但混凝土柱的水平方位不符合標準，導體雖不達標，但仍可通過該工具完成工作，應用程序簡單。另外，在10kV的混凝土攪拌塔中，需要工件的重量，安全系數較高。

使用固定鏈條作為固定裝置，其固定方式為圍繞線桿綁緊并固定，從此前的以點為支點轉變為以面為支點，這使得該裝置在作業期間能夠保持相應的穩定性。

圖4 固定裝置安裝圖

本實用于新型調節手臂上設置的調節把手，也能夠調整其高度，從而可以更合理地調整絕緣橫擔臂的水平度。

圖5 調節把手示意圖

新的絕緣立式軸承臂、絕緣支撐管、調整臂的重要結構均為聚砜樹脂管，絕緣性能滿足了10kV現場運行的需要。使用環氧樹脂的新絕緣配重為16.5kg，原重量的總重量為20kg，原始的絕緣交叉載荷僅適用于120mm模型裸線，新的絕緣交叉載荷適用于120mm的絕緣線。

3.4 生產效益

這種絕緣型的絕緣橫擔，其絕緣標準基本符合10kV帶電作業的規律。在絕緣要求的基礎上，絕緣橫擔還可提高潛在帶電作業的安全系數和效率，在降低現場作業人員危險因素的基礎上，還有助于現場作業的發展。因此，絕緣橫擔可有效減少停電動作區域，并且該方式有效地增加了功率可靠性速率[5]。

4 新型配網帶電作業絕緣橫擔的優勢及創新點

4.1 優勢

新型配網帶電作業絕緣橫擔具有質輕、安裝簡單、重量大、絕緣性能好等優點，為桿上大電流操作提供了方便，同時克服了老橫擔的缺陷的弊端，極大地提高了操作安全性和有效性。

4.2 創新點

絕緣橫擔的水平荷載的設置相對簡單，不僅縮短了操作時間，而且有效提高了操作效果，項目所開發的絕緣水平荷載固定結構的安全性。本項目研制的絕緣橫擔在生產操作方面也具有一定的創新性，即操作穩定性較好，可以在確保機械負荷的情況下有效提高產品的輕便性和靈活性。

4.3 裝置的檢測與試驗

在研究絕緣橫擔的開發階段，通過在實驗室和車間的眾多對比試驗和模擬試驗，多次優化并改進了箍材和結構，且測試結果基本能夠滿足并超過預期。

4.4 新型配網帶電作業絕緣橫擔的應用前景

當前，隨著城市化建設規模逐漸擴大，供電網絡也日益復雜化。由于電網的復雜性，現場環境的特殊性，旁路作業頻次越來越高，相應的桿上作業隨之增多，然而實際中帶電更換避雷器、拆接熔斷器引線或線路引線、更換直線桿絕緣子及橫擔、更換開口跌落式熔斷器、更換開口柱上開關或隔離開關以及更為復雜的帶電立桿、更換柱上變壓器缺少一種橫擔固定引下線或所用老式橫擔問題太多存在安全隱患。

研究結果表明，絕緣橫擔結構簡單、機械負荷高，在實際應用克服了操作時間過長、操作時間過長等問題，提高了配電網絡的充電效率，具有廣泛的應用價值，同時使用新型絕緣橫擔提高了配網帶電作業工作效率。

5 結語

10kV配電網絕緣橫擔在實際應用中達到了比較理想效果，對未來的電網發展具有一定的推廣意義。未來，10kV配電網絕緣橫擔還需要進一步研究與創新，從而為人們帶來更加安全、方便、有效的服務。