一種新型10 kV配電線路地電位帶電作業(yè)絕緣隔離工具

孫占功，林冬晧，王輝云，朱國軍

（國網(wǎng)山東省電力公司濟(jì)南供電公司，濟(jì)南250012）

一種新型10 kV配電線路地電位帶電作業(yè)絕緣隔離工具

孫占功，林冬晧，王輝云，朱國軍

（國網(wǎng)山東省電力公司濟(jì)南供電公司，濟(jì)南250012）

配電網(wǎng)帶電作業(yè)是提高供電質(zhì)量的重要手段。為解決傳統(tǒng)地電位帶電作業(yè)法絕緣隔離方式復(fù)雜、耗時(shí)長的問題，快速、有效地對(duì)帶電導(dǎo)線進(jìn)行防護(hù)，研制出一種新型的絕緣隔離工具。該工具采用雙體U形設(shè)計(jì)，實(shí)踐證明該工具具有絕緣效果好、操作靈活快捷等優(yōu)點(diǎn)，可縮短隔離時(shí)間，減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，大幅提高地電位帶電作業(yè)效率，具有推廣使用價(jià)值。

帶電作業(yè)；地電位作業(yè)；絕緣隔離工具

0 引言

隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，電力用戶對(duì)供電可靠性、供電服務(wù)品質(zhì)的要求不斷提高，配電網(wǎng)帶電作業(yè)作為保證電網(wǎng)安全可靠運(yùn)行、實(shí)現(xiàn)連續(xù)不間斷供電、提升供電服務(wù)品質(zhì)的重要手段，已成為配網(wǎng)計(jì)劃檢修、故障搶修、設(shè)備更換、業(yè)擴(kuò)工程等工作的首選方式。

配電網(wǎng)帶電作業(yè)是指在不停電的情況下，對(duì)配電線路及設(shè)備進(jìn)行檢修、安裝、調(diào)試的作業(yè)方式。受地形及作業(yè)環(huán)境限制，在道路狹窄、作業(yè)空間不足時(shí)，作業(yè)人員需采用登桿的地電位作業(yè)法進(jìn)行作業(yè)。開展地電位作業(yè)時(shí)，作業(yè)人員使用絕緣工具接觸和操作高壓帶電體進(jìn)行作業(yè)，人體與大地保持同一電位，須進(jìn)行有效絕緣隔離保證作業(yè)人員避免觸電傷害。

1 傳統(tǒng)絕緣隔離方式

在作業(yè)空間狹小、中間相導(dǎo)線與兩側(cè)邊相導(dǎo)線作業(yè)安全距離不足的作業(yè)環(huán)境中，利用傳統(tǒng)地電位作業(yè)法絕緣隔離工具如絕緣遮布和導(dǎo)線遮蔽罩重量大，操作笨重耗時(shí)長，增加作業(yè)人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，耗費(fèi)大量的人力和物力，影響配電線路地電位作業(yè)的高效開展。嚴(yán)重時(shí)會(huì)造成無法有效隔離，導(dǎo)致帶電作業(yè)變更為停電作業(yè)，對(duì)電網(wǎng)的可靠運(yùn)行及供電穩(wěn)定性造成嚴(yán)重影響，降低電網(wǎng)的經(jīng)濟(jì)效益。

通過對(duì)濟(jì)南地區(qū)2014—2015年地電位作業(yè)法中間相導(dǎo)線與兩側(cè)邊相導(dǎo)線絕緣隔離措施施工復(fù)雜的117項(xiàng)記錄進(jìn)行全面分析，發(fā)現(xiàn)平均用時(shí)為0.38 h，占平均作業(yè)總時(shí)間的25.3%；此外，無法有效進(jìn)行絕緣隔離導(dǎo)致變更為停電作業(yè)的記錄為31項(xiàng)。可見，如何快速、有效地完成絕緣隔離工作，是開展地電位作業(yè)迫切需要研究和解決的問題。

2 新型絕緣隔離工具

10 kV配電線路地電位帶電作業(yè)絕緣隔離工具應(yīng)滿足相關(guān)規(guī)范［1-2］的要求：絕緣隔離工具質(zhì)量要輕，降低導(dǎo)線的承載力和地電位作業(yè)人員的勞動(dòng)強(qiáng)度；10 kV配電線路種類較多，絕緣隔離工具應(yīng)能滿足不同導(dǎo)線尺寸的要求；室外工作條件差，絕緣隔離工具應(yīng)滿足在風(fēng)力5級(jí)、溫度-5～35℃條件下仍能正常使用且不發(fā)生明顯擺動(dòng)和變形；工具應(yīng)在1 min的45 kV工頻耐壓試驗(yàn)中無擊穿、閃絡(luò)、過熱現(xiàn)象。

2.1 理論計(jì)算

地電位作業(yè)法中，人體通過絕緣工器具進(jìn)行作業(yè)，絕緣工器具為相與地之間的主絕緣［3-4］，其位置示意圖及等值電路如圖1所示。

圖1 地電位作業(yè)法主絕緣示意

作業(yè)時(shí)，桿上作業(yè)人員與帶電體間的電流關(guān)系為：大地（桿塔）→作業(yè)人員→絕緣工器具→帶電體，這時(shí)流過人體的電流有兩條回路：電容電流回路Ic和泄漏電流回路IR。由于人體電阻比絕緣工器具電阻和人體與導(dǎo)線間的容抗小得多，人體電阻可以忽略不計(jì)，流過人體的電流為Ic和IR之和，即I=Ic+IR。

絕緣工器具使用的環(huán)氧樹脂類絕緣材料電阻率很高，其絕緣電阻可達(dá)1012以上，計(jì)算得泄流電流IR為

電容電流Ic為

式中：Uph為相電壓；C為人體與帶電導(dǎo)線間電容，約為2.2～4.4×10-12F；XC為人體電容電抗，。

可見，通過人體的電流都是微安級(jí)，遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于人體電流感知值1 mA，主絕緣可以保證作業(yè)人員的安全。但是桿上作業(yè)人員伸展身體各部位有可能同時(shí)觸及不同電位的設(shè)備，或者造成不同電位設(shè)備的接觸，這時(shí)需要設(shè)置絕緣隔離措施起輔助絕緣作用，其等值電路如圖2所示。

圖2 地電位作業(yè)法輔助絕緣示意

圖2中，當(dāng)相與相之間接觸時(shí)U為線電壓，當(dāng)相與地之間接觸時(shí)U為相電壓，以相與相之間接觸為例進(jìn)行驗(yàn)證，短路接觸電流I為

式中：R為環(huán)氧樹脂電阻。

可見，采用環(huán)氧樹脂為絕緣隔離措施時(shí)，短路接觸電流遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于1 mA，滿足安全要求。

2.2 工具結(jié)構(gòu)優(yōu)化

絕緣隔離工具目前有絕緣遮布、單體U形絕緣隔離板2種結(jié)構(gòu)形式。

絕緣遮布：操作復(fù)雜；容易產(chǎn)生破損；對(duì)現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)環(huán)境要求高，沒有絕緣平臺(tái)或作業(yè)空間狹小時(shí)無法有效隔離。

單體U形絕緣隔離板：作業(yè)時(shí)采用絕緣桿將絕緣隔離板安裝于導(dǎo)線上，操作方便，結(jié)構(gòu)簡單；能有效進(jìn)行隔離；對(duì)導(dǎo)線種類的適應(yīng)性差；在導(dǎo)線上易滑動(dòng)，穩(wěn)定性差。單體U形絕緣隔離板三視圖如圖3所示。

圖3 單體U形方案三視圖

考慮到以上2種結(jié)構(gòu)形式的缺點(diǎn)，創(chuàng)新研發(fā)新型結(jié)構(gòu)形式：雙體U形絕緣隔離板。由于采用內(nèi)側(cè)U形卡槽，工具與導(dǎo)線接觸良好，對(duì)導(dǎo)線種類的適應(yīng)性好，穩(wěn)定性強(qiáng)。此外，作業(yè)時(shí)易于懸掛，操作方便，能有效進(jìn)行隔離。雙體U形絕緣隔離板三視圖如圖4所示。

圖4 雙體U形方案三視圖

通過對(duì)結(jié)構(gòu)方案的安全性和實(shí)用性分析，結(jié)合在線路上的模擬實(shí)驗(yàn)，選擇易于操作、穩(wěn)定性好、適應(yīng)性強(qiáng)的雙體U形絕緣隔離板作為工具的結(jié)構(gòu)形式。

2.3 工具材料選擇

對(duì)常用的絕緣材料進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)有3種類型的絕緣材料適合制作絕緣隔離工具。

1）5 mm厚絕緣硅橡膠板。將寬230 mm長1 000 mm的絕緣硅橡膠板在模擬風(fēng)室中進(jìn)行5級(jí)風(fēng)力試驗(yàn)（有輕微擺動(dòng)，試驗(yàn)合格）；將材料進(jìn)行-5～35℃溫度試驗(yàn)，低溫時(shí)材料變硬、形狀不穩(wěn)定（試驗(yàn)不合格）；按照相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)［5］將材料置于電極間距300 mm的高電壓環(huán)境中進(jìn)行1 min 45 kV工頻耐壓試驗(yàn)，沒有擊穿、閃絡(luò)現(xiàn)象（試驗(yàn)合格）；該材料加工工藝要求高。

2）5mm厚環(huán)氧樹脂板。將寬230mm、長1 000mm的環(huán)氧樹脂板在模擬風(fēng)室中進(jìn)行5級(jí)風(fēng)力試驗(yàn)（擺動(dòng)幅度小，試驗(yàn)合格）；將材料進(jìn)行-5～35℃溫度試驗(yàn)時(shí)形狀穩(wěn)定（試驗(yàn)合格）；按照相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)將材料置于電極間距300 mm的高電壓環(huán)境中進(jìn)行1 min 45 kV工頻耐壓試驗(yàn)，沒有擊穿、閃絡(luò)現(xiàn)象（試驗(yàn)合格）；材料加工工藝易實(shí)現(xiàn)；材料輕便。

3）10 mm厚環(huán)氧樹脂板。將寬230mm、長1 000 mm的環(huán)氧樹脂板在模擬風(fēng)室中進(jìn)行5級(jí)風(fēng)力試驗(yàn)（擺動(dòng)幅度小，試驗(yàn)合格）；將材料進(jìn)行-5～35℃溫度試驗(yàn)時(shí)形狀穩(wěn)定（試驗(yàn)合格）；將材料置于電極間距300 mm的高電壓環(huán)境中進(jìn)行1 min 45 kV工頻耐壓試驗(yàn)，沒有擊穿、閃絡(luò)現(xiàn)象（試驗(yàn)合格）；該材料過重，不利于降低勞動(dòng)強(qiáng)度。

對(duì)比3種材料，5 mm厚的環(huán)氧樹脂板加工工藝要求低，電氣和物理試驗(yàn)合格，重量較輕，符合絕緣隔離材料的要求。

2.4 工具制作工藝

目前絕緣隔離工具有分體粘接和一體成型2種制作工藝，對(duì)其經(jīng)濟(jì)性和實(shí)用性進(jìn)行分析。一體成型工藝需特種設(shè)施，操作難度大，制作成本高，經(jīng)濟(jì)性差，且損傷后難以維修，需整體更換；而分體粘接工藝制造要求低，可獨(dú)立完成，經(jīng)濟(jì)性好，單獨(dú)個(gè)體損傷可獨(dú)立更換。選擇分體粘接方式。

2.5 工具外觀尺寸

目前配網(wǎng)廣泛使用240／30型導(dǎo)線，選定適用于該型號(hào)導(dǎo)線的絕緣隔離板為測(cè)量對(duì)象，使用游標(biāo)卡尺測(cè)量，數(shù)據(jù)如圖5所示。

圖5 絕緣隔離工具三視圖

雙體U形絕緣隔離工具實(shí)物圖如圖6所示。可見，采用的內(nèi)外雙U形隔離板的設(shè)計(jì)，使外側(cè)U形隔離板起隔離保護(hù)作用，內(nèi)側(cè)U形卡起固定作用，既使絕緣隔離工具擁有良好的隔離效果，也保證了其穩(wěn)定性和適應(yīng)性。

2.6 操作步驟

新型絕緣隔離工具使用時(shí)，作業(yè)人員將絕緣操作桿掛鉤固定在外U形隔板的卡扣內(nèi)，將新型絕緣工具挑起，使內(nèi)側(cè)U形卡槽貼合于導(dǎo)線上，之后將絕緣操作桿撤出即可。操作如圖7所示。

圖6 絕緣隔離工具實(shí)物

圖7 絕緣隔離工具操作說明

3 新型絕緣隔離工具應(yīng)用效果

在濟(jì)南地區(qū)某線路上進(jìn)行了隔離兩條邊相導(dǎo)線進(jìn)行中相線更換瓷瓶帶電作業(yè)的實(shí)際應(yīng)用。使用時(shí)通過絕緣操作桿可快速、有效地將絕緣隔離板懸掛到兩側(cè)邊相導(dǎo)線上進(jìn)行絕緣隔離，整個(gè)過程省時(shí)省力，提高了工作效率，減輕了工作強(qiáng)度。

新型絕緣隔離工具自投入應(yīng)用以來，保證不停電電量484 615 kWh，減少配網(wǎng)檢修停電時(shí)戶數(shù)20 000時(shí)·戶，減少了電力用戶的損失，提高了供電服務(wù)質(zhì)量，產(chǎn)生了良好的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。

4 結(jié)語

新型10 kV配電線路地電位帶電作業(yè)絕緣隔離工具重量輕，制作簡單，操作方便，隔離效果良好。絕緣隔離板的內(nèi)U形卡槽設(shè)計(jì)和絕緣操作桿掛鉤卡扣是工具設(shè)計(jì)的特色，提高了地電位帶電作業(yè)的安全性和工作效率，具有很好的推廣應(yīng)用價(jià)值。

［1］GB／T 18037—2008帶電作業(yè)工具基本技術(shù)要求與設(shè)計(jì)導(dǎo)則［S］.

［2］DL／T 858—2004架空配電線路帶電安裝及作業(yè)工具設(shè)備［S］.

［3］宋偉.配電線路帶電作業(yè)［M］.北京：中國電力出版社，2010.

［4］郭海云，陳德俊.配電線路帶電作業(yè)知識(shí)讀本［M］.北京：中國電力出版社，2013.

［5］DL／T 878—2004帶電作業(yè)用絕緣工具試驗(yàn)導(dǎo)則［S］.

孫占功（1983），工程師，從事帶電作業(yè)安全生產(chǎn)管理工作；

林冬晧（1971），從事帶電作業(yè)安全生產(chǎn)、創(chuàng)新創(chuàng)效等管理工作；

王輝云（1988），從事帶電作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)工作；

朱國軍（1970），高級(jí)技師，從事帶電作業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)工作。

A New Kind of Insulating Tool for 10 kV Distribution Line Ground Potential Live Working

SUN Zhangong，LIN Donghao，WANG Huiyun，ZHU Guojun
（State Grid Jinan Power Supply Company，Jinan 250012，China）

The distribution line live working is an important means to improve the reliability of power supply.The traditional insulating method for ground potential live working is complicated and time-consuming.In order to insulate live wire quickly and effectively in the process of live working，a new kind of insulating tool for 10 kV distribution line is developed.The tool is designed by double U shape.Practices show that the tool has advantages of being effective and flexible.It can not only shorten the time of insulation and reduce labor intensity，but also improve the efficiency of live working.In short，the tool has high practical value.

live working；ground potential working；insulating tool

TM862

B

1007－9904（2016）11－0047－04

2016-05-16