10kV架空線絕緣膠帶電動纏繞器的研究

國網(wǎng)咸陽供電公司 毛 潔 劉 歡

隨著我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，工程類項(xiàng)目數(shù)量越來越多，工程項(xiàng)目的開發(fā)建設(shè)離不開電路的搭建，而電路搭建過程中電線端頭的連接是關(guān)鍵的一步，從而需要大量工人的時(shí)間用在電線端頭的連接上，絕緣膠帶的纏繞過程占用了電線端頭連接的大部分時(shí)間。

目前電線端頭連接過程中絕緣膠帶的連接都是通過工人手工完成的，首先是工人將絕緣膠帶一端粘在電線線芯上，然后拉伸絕緣膠帶，使其反生彈性形變，將拉伸狀態(tài)的絕緣膠帶纏繞在電線線芯上數(shù)圈，直至絕緣膠帶將線芯覆蓋數(shù)層后，切斷絕緣膠帶，完成絕緣膠帶的纏繞工作，在手工纏繞絕緣膠帶的過程中，不僅需要大量的人力物力，而且工作效率極低，并且絕緣膠帶彈性形變程度不同，從而其纏繞的質(zhì)量也不理想，從而需要一種頭絕緣膠帶自動纏繞裝置。

配電網(wǎng)維護(hù)一直不被關(guān)注，因拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)復(fù)雜、線路長短不一、維護(hù)級數(shù)眾多等原因?qū)е鲁鞘信潆娋W(wǎng)線路維護(hù)整定難，加上缺乏法規(guī)機(jī)制保障，使得大部分10kV 線未能配備分部線路維護(hù)，即便配備了分部線路維護(hù)也面臨許多問題。

為了防止配電線路分支線出現(xiàn)故障情況時(shí)導(dǎo)致變壓器所的10kV 站內(nèi)開關(guān)電源停機(jī)，并增加供電系統(tǒng)安全可靠，本文通過分析10kV 架空線路分支線保護(hù)整定方式和設(shè)置方法不同的特點(diǎn)、以及站內(nèi)10kV 出口開關(guān)電源保護(hù)和分支線路保護(hù)的有效結(jié)合情況，以提高該線安全可靠運(yùn)行、縮短停電時(shí)限和減少停電范圍為主要目的，給出了適合于低電壓時(shí)間型饋線路自動化的10kV 電力價(jià)格架空線路分支線維護(hù)設(shè)置方法。

1 10kV 架空線路概述

10kV 以下分包保護(hù)措施主要有兩種：一方面，在上述二次保護(hù)措施的基礎(chǔ)上增加分包保護(hù)措施。主要方法是安裝故障電流保護(hù)開關(guān)、手動分段開關(guān)和標(biāo)稱流量的跌落保護(hù)，帶有簡單的電壓保護(hù)；第二種類型是由出口控制器和變壓器維持的二級預(yù)防和控制模式，即解耦保護(hù)不具有其自身的特性，所使用的接線類型不同。

熔斷器保護(hù)是指一個(gè)帶有反時(shí)間特性的電器元件，短路保護(hù)工作電壓最大時(shí)可在50ms 內(nèi)開斷整個(gè)電路。其好處是在上一級維護(hù)加150ms 之上的延遲時(shí)，只要選擇合理就可以在時(shí)間上很好地和上一級保持協(xié)調(diào)，滿足選擇性的需要；弊端則是需在上一級維護(hù)下增加150ms 之上的延遲，當(dāng)保護(hù)范圍內(nèi)出現(xiàn)瞬時(shí)性故障時(shí)將出現(xiàn)長時(shí)段中斷，但可以作為負(fù)荷容量相對較小(≤800kVA)的分支線路。

架空配電分支線斷路器保護(hù)一般配備階段式電流保護(hù)。其優(yōu)點(diǎn)是只要保證斷路器保護(hù)之間具有0.25s 以上的級差，斷路器保護(hù)一般就能通過時(shí)限保證動作的選擇性；缺點(diǎn)是站內(nèi)I 段保護(hù)和出口Ⅱ段保護(hù)受級差時(shí)限的限制，很難與斷路器保護(hù)有效配合，在配變發(fā)生故障時(shí)可能引起分支線保護(hù)越級跳閘。

架空供電分支線路的剩余電壓斷路器保護(hù)，一般配備階段式電流保護(hù)器。其好處是，只要確保與剩余電流斷路器的保護(hù)間存在0.25s 以上的級差系數(shù)，剩余電流斷路器的保護(hù)動作一般就可以利用時(shí)限提高動作的選擇性；弊端則是，站內(nèi)I 段保護(hù)與出口Ⅱ段保護(hù)受級差系數(shù)時(shí)間的影響，很難與剩余電流斷路器保持有效協(xié)調(diào)，當(dāng)配電變壓器產(chǎn)生故障時(shí)可能造成分支線路保護(hù)的越級停機(jī)。

綜上所述，分支線路的保護(hù)配置應(yīng)當(dāng)按照分支線路負(fù)荷情況和維護(hù)使用時(shí)間加以分配，其使用時(shí)間根據(jù)分支線路在相對站點(diǎn)內(nèi)出口維護(hù)的位置以及相對車站出口維護(hù)時(shí)間確定，并可將分支線路分為如下四種。

第一類：在10kV 以上電網(wǎng)電流自動分配的基礎(chǔ)上，在電網(wǎng)上設(shè)置自動終端，以實(shí)現(xiàn)對正線電流饋入系統(tǒng)的自動適應(yīng)和插入錯(cuò)誤的自動隔離；第二類：如果保護(hù)出口的車站出口段或有軌電車在車站出口段一保護(hù)區(qū)外，分支保護(hù)的使用壽命為0.3～0.4s，則三種保護(hù)措施均適用于此；第三類：如果車站I 段保護(hù)延時(shí)0.15s 與車站基地I 段保護(hù)有關(guān)，則線路保護(hù)應(yīng)為0.15s，如果采用保護(hù)和自動標(biāo)界開關(guān)保護(hù)；第四類：車站I 出口維護(hù)期間無延誤，輔助線路在車站I 出口維護(hù)區(qū)域內(nèi)，可以阻止錯(cuò)誤，并消除其他兩種保護(hù)措施。

為了實(shí)現(xiàn)接地，拆除了電線連接的絕緣層。導(dǎo)線連接后必須對整個(gè)絕緣層進(jìn)行絕緣，以修復(fù)原導(dǎo)線的絕緣性能，修復(fù)后的絕緣強(qiáng)度不得低于原電纜本身的絕緣強(qiáng)度。電纜連接的電纜絕緣單元通常由電纜絕緣帶包圍，普通電工常用的電纜焊接產(chǎn)品有黃蠟帶、聚酯涂層帶、黑色帶、塑料帶、橡膠帶等，電纜焊接帶的長度一般為2020mm 更舒適。

2 絕緣膠帶絕緣處理方法

絕緣膠帶(Insulated Rubber Tape)專指電工使用的用于防止漏電，起絕緣作用的膠帶。又稱絕緣膠布，膠布帶，由基帶和壓敏膠層組成?；鶐б话悴捎妹薏?、合成纖維織物和塑料薄膜等，膠層由橡膠加增黏樹脂等配合劑制成，黏性好，絕緣性能優(yōu)良。絕緣膠帶具有良好的絕緣耐壓、阻燃、耐候等特性，適用于電線接駁、電氣絕緣、隔熱防護(hù)等特點(diǎn)。

2.1 一般導(dǎo)線接頭的絕緣處理

電線的連接可根據(jù)圖1的要求進(jìn)行隔離。首先在左側(cè)包裹第一層黃蠟帶，然后包裹第一層黑色膠帶，并在包裹兩圈后將芯線部分插入絕緣層下方，見圖1（a）。黃色蠟帶應(yīng)偏離梯子550度以下，每輪為堆疊寬度的1/2，見圖1（b），直到包裹層包裹到連接右環(huán)的完整絕緣層。然后將乙烯基帶固定在黃色帶的后端，并沿另一個(gè)扭曲方向從右到左纏繞，見圖1（c）和1（d），但在每個(gè)圓中仍為堆疊寬度的1/2，直到整個(gè)黃色帶纏繞為止。繞組處理時(shí)使用結(jié)實(shí)、牢固的膠帶，但應(yīng)注意不要松開芯線，以確保絕緣質(zhì)量和電源安全。

圖1 一般導(dǎo)線接頭的絕緣處理

2.2 T 字分支接頭的絕緣處理

導(dǎo)線分支連接的電纜絕緣解決方法同上圖，T字型分支連接的包纏走向如圖2所示，走一條T 字型的路來回，使每根引線上都包纏著二層的電纜絕緣膠帶，每根引線上均應(yīng)包纏在完好電纜絕緣層的二倍于膠布長度處。

圖2 T 字分支接頭的絕緣處理

2.3 十字分支接頭的絕緣處理

對引線的十字分支連接處實(shí)行絕緣導(dǎo)線管理時(shí)，包纏走向如圖3所示，走一條十字型的走向來回，使每根引線上都包纏著二層的絕緣導(dǎo)線膠帶，每根引線上也均應(yīng)包纏著在完好導(dǎo)線絕緣層的二倍于膠布長度處。

圖3 十字分支接頭的絕緣處理

電力線接口方式包括接線方式“十”、接線方式“一”、接線方式“丁”等。接口應(yīng)固定、光滑、無刺。如果在線頭分離，則宜將鋼絲取出幾次，然后繞口上下?lián)u動，螺紋將順從地從連接處斷開。當(dāng)連接到干燥的地方時(shí)，用塑料布將其包裹起來，并用Jnegativeten 自粘絕緣帶將包裹處往后延伸20厘米。

因直接使用塑料布而產(chǎn)生的不良影響：塑料布易生膠、膠水；電流負(fù)載高時(shí)、插頭過熱時(shí)，塑料布更容易融化收縮；電源連接器必須與連接器有相互的壓力，如果連接器有凸起，很容易插入空塑料帶，這一隱患直接威脅到人身安全，甚至可能導(dǎo)致中度線路引發(fā)火災(zāi)事故。

但是，如果使用絕緣黑色粘合劑則不應(yīng)發(fā)生這種情況。其具有一定的硬度、柔韌性，可長時(shí)間永久包裹在接頭中，受使用壽命、環(huán)境溫度和干燥硬化類型的影響，不剝落、不阻燃。此外，可用絕緣黑色膠布包裹膠帶防潮。當(dāng)然絕緣自粘膠帶也有缺點(diǎn)，雖然它的防水性能好、但容易破壞，有必要將第二層塑料布包裹起來作為保護(hù)膜。連接器和連接器之間的絕緣帶不會粘在一起，性能更好。

3 絕緣膠帶電動纏繞器設(shè)計(jì)

在加工橡膠帶時(shí)有二種方法，即成帶使用和涂在布上使用。由最近發(fā)展情況來看，幾乎只是用橡膠加工成斷面為三角形的帶，但考慮到作為電機(jī)絕緣，一方面要求機(jī)械強(qiáng)度和耐磨損性、耐沖擊性，另一方面考慮到卷澆工藝上的要求，因此采用以底布兩面涂以硅橡膠的帶更好。作為一般絕緣使用的硅橡膠帶，由于采用了縱向是聚酯纖維、橫向是玻璃纖維交織而成的布作為底布，故能保持有適當(dāng)延伸率和機(jī)械強(qiáng)度。這樣一方面消除了以無底材硅橡膠帶作為絕緣的缺點(diǎn)：卷鍵時(shí)在用力情況下要引起伸縮及要求均勻厚度地卷入的技巧；另一方面也不具有象以很密織玻璃布為底布時(shí)的缺點(diǎn)：卷入時(shí)容易引起皺折。

由于工藝性有了顯著改善，故變得很容易操作。作為一般絕緣使用時(shí)，要使其工藝性更好，利用特別方法織成的玻璃布作為底材，使其具有非常高的耐熱性和適當(dāng)?shù)难由炻?。這樣絕緣帶的使用不僅能全面得到硅橡膠特性，而且彌補(bǔ)了硅橡膠的缺點(diǎn)，得到了獨(dú)特的絕緣結(jié)構(gòu)。

3.1 絕緣膠帶纏繞裝置設(shè)計(jì)原理

本實(shí)用新型公開一種絕緣膠帶纏繞裝置（圖4），包括殼體（1），殼體（1）為柱狀結(jié)構(gòu)，殼體（1）沿中軸線方向設(shè)置開口部（2），殼體靠近開口部（2）的一側(cè)設(shè)置多個(gè)凹槽（3），凹槽（3）內(nèi)設(shè)置與殼體（1）中軸線相平行的長條形孔（4），殼體（1）設(shè)置容納腔（5），容納腔（5）內(nèi)設(shè)置與殼體（1）中軸線相平行的定位柱（6），容納腔（5）的數(shù)量與凹槽（3）的數(shù)量一致。本實(shí)用新型在殼體上設(shè)置容納導(dǎo)線的凹槽與導(dǎo)線緊密接觸，避免絕緣膠帶不易粘黏和浪費(fèi)的問題，而且通過設(shè)置多個(gè)內(nèi)徑不同的凹槽適用于不同大小的導(dǎo)線。

圖4 絕緣膠帶纏繞裝置

絕緣帶纏繞設(shè)備通常由外殼組成，其特點(diǎn)是：外殼為圓柱形結(jié)構(gòu)，外殼內(nèi)的開口平行于中軸對齊，在靠近開口區(qū)域的外殼側(cè)面可預(yù)見幾個(gè)凹痕，深度設(shè)置有平行于殼體中軸線的長條形孔，吸收能力設(shè)置在殼體內(nèi)部，吸收能力設(shè)置有平行于殼體中軸線的定位柱，吸收能力的總量等于總深度，吸收腔通過長條狀孔與凹槽相連，在長條狀鉆孔的兩端，殼體的上下正面為鉸接式分段結(jié)構(gòu)，分段結(jié)構(gòu)均為鋸齒形葉片，鋸齒形葉片分為板、三角螺母和葉片，印版在三角螺母的末端裝有滑靴，每個(gè)螺母的內(nèi)徑不同。幾個(gè)定位柱的外徑不同。

3.2 絕緣膠帶安裝方法

隔離帶輥安裝在色帶中并由一個(gè)壓力板壓緊，該板可調(diào)節(jié)絕緣條的抗拉強(qiáng)度，以保證足夠的強(qiáng)度，它還可以避免脫衣服時(shí)絕緣膠帶卷出。絕緣條的牽引通過立柱和輥、固定在機(jī)頭上的鋼筋來實(shí)現(xiàn)，以控制非粘性表面上的最大路徑。下方向盤由安裝在穩(wěn)定鋼柱上的殼體組成。套管鍵可隨意旋轉(zhuǎn)，主要對應(yīng)絕緣膠表面的最大彈簧路徑，滑動的重要作用是避免相應(yīng)的滑動。

絕緣帶蓋由旋轉(zhuǎn)的行星殼制成，該行星殼在連接到開放軸的旋轉(zhuǎn)板的行星軸上旋轉(zhuǎn)。因?yàn)榉謩影搴烷_式軸是連接在一起的，并隨開式軸旋轉(zhuǎn)。分動板軸承和分動板之間的連接是一體的，因此帶棘刺的行星齒輪箱也可以在分動板軸承上執(zhí)行單向旋轉(zhuǎn)。合上絕緣帶時(shí)，先按手柄。絕緣帶被固定在柱子上，并在行星外殼上的一個(gè)固定裝置的引導(dǎo)下滾動。

由于行星的外殼在旋轉(zhuǎn)過程中可以朝一個(gè)方向旋轉(zhuǎn)，從而產(chǎn)生相應(yīng)的角度差，因此絕緣帶被倒置地纏繞在行星的外殼上。在轉(zhuǎn)移板移動時(shí)按下手柄，但也會形成相應(yīng)的角度差，絕緣膠帶慢慢地纏繞在連接上，即絕緣。如果連接尺寸小于尺寸，如果行星殼體有絕緣帶則聯(lián)鎖時(shí)帶交叉，行星殼體自轉(zhuǎn)以確保聯(lián)鎖牢固。如果連接體積大于或大于尺寸，如果行星殼體有絕緣帶，行星殼體將直接自行轉(zhuǎn)動，確保收縮牢固。帶棘齒的行星殼體將腹板壓在傳送板上，并調(diào)整護(hù)罩壓力，以完成聯(lián)鎖裝置的變窄。

綜上，此處檢查的絕緣帶電氣纏繞裝置自動完成0.5倍的絕緣、懸浮和絕緣功能。由于導(dǎo)線的拆卸過程需要手動進(jìn)行，因此即使使用定向在不同線路上的材料，不同導(dǎo)線的提取效率也不理想。最初的總體設(shè)計(jì)方法包括將不同類型的開口軸承納入軸內(nèi)部，但對于一些細(xì)紋須用開放式軸承設(shè)計(jì)來代替，預(yù)計(jì)絕緣帶可直接用一種織物編織。在后來的設(shè)計(jì)中沒有介紹主要機(jī)構(gòu)，而是使用這種結(jié)構(gòu)來設(shè)計(jì)有點(diǎn)復(fù)雜的過渡行星軸，為了完成繞組，雖可達(dá)到規(guī)定目的，但還不是很完善。