10 kV配電線路轉角桿中相引線絕緣擋板的研制

章學兵，王 輝，夏 震，鄭 真，孫 軍，華陳健，巨國嬌

(國網上海市電力公司青浦供電公司，上海 201799)

10kV配電線路轉角桿中相引線絕緣擋板的研制

章學兵，王 輝，夏 震，鄭 真，孫 軍，華陳健，巨國嬌

(國網上海市電力公司青浦供電公司，上海 201799)

在帶電斷、接轉角桿中相引線作業過程中，應對帶電部位和地電位設備做絕緣遮蔽處理，但轉角桿中相導線斷、接位置的特殊性，導致現有的絕緣遮蔽流程復雜、作業時間長。研制的一種新型的適用于轉角桿中相引線的絕緣擋板。該絕緣擋板由電桿絕緣擋板和橫擔絕緣擋板組成，經過加工、打磨及裝配，完成樣品的制作；并進行電氣試驗和機械試驗，試驗結果表明絕緣擋板樣品滿足帶電作業要求。介紹了在推廣應用的過程中，絕緣擋板的使用所帶來的經濟效益、安全效益和社會效益。

配電線路；帶電作業；轉角桿；絕緣擋板

國網上海市電力公司青浦供電公司帶電作業班探索帶電作業新方法，創新帶電作業新工具。2015年，青浦供電公司帶電班共開展帶電斷、接支接引線項目1 146次。共減少停電10 018 h·戶，多供電量達236.6萬kWh，提高供電可靠率0.28%(見表1)。

由表1可知，在全年帶電斷、接支接引線項目中，轉角桿支接引線斷、接占比達到19%。

表1 2015年各桿塔類型作業次數

根據《10 kV架空配電線路帶電作業指導書》帶電斷、接轉角桿中相引線時，應對臨相導線和地電位設備做絕緣遮蔽處理。轉角桿在線路中用于線路轉彎，中相導線連接為對接方式，其實際操作過程需要將兩臨相絕緣遮蔽。現有的絕緣遮蔽措施是采用絕緣布將電桿、橫擔、懸式絕緣子包裹，完成絕緣隔離[1](見圖1)。

圖1 轉角桿中相引線作業常規絕緣遮蔽

1 解決方案的提出與分析

圖1所示的絕緣處理主要存在兩個問題：一是絕緣遮蔽處理流程較為復雜；二是作業時間較長。在對2015年青浦供電公司配電網轉角桿中相引線斷、接帶電作業統計分析表明：中相絕緣遮蔽處理時間占作業總時間的36%，嚴重影響帶電作業效率。針對配電網轉角桿中相引線的作業位置，提出用硬質絕緣材料制作絕緣擋板，完成對電桿和橫擔的絕緣處理。絕緣擋板的研制需要解決三個基本問題：絕緣材料的選用、安裝的牢固性和絕緣性的保障。對近五年帶電作業絕緣遮蔽處理的分析得出：絕緣擋板安裝在電桿或橫擔上較為方便、使用效果較好[2-3]。

2 絕緣擋板的設計

根據轉角桿中相引線對接的位置和電桿、橫擔外觀尺寸進行綜合分析，考慮主線到支線橫擔間的距離，再結合現有絕緣遮蔽工具的優點，將絕緣擋板基本結構設計成如圖2所示。

圖2 絕緣擋板基本結構

2.1 絕緣材料的選擇

完成絕緣擋板的基本結構設計后，需選擇合適的絕緣材料，以滿足絕緣擋板的安全性。帶電作業絕緣遮蔽工具應具備優良的電氣性能、機械性能、重量輕、防水性高、耐老化和易加工。為了增強絕緣擋板的安全性，考慮從技術較為成熟、應用較為廣泛的絕緣材料中進行選擇，主要有絕緣板材、絕緣管材、塑料薄膜、橡膠、絕緣繩等[3]。各絕緣材料的性能得分情況見表2。

表2 各種絕緣材料的性能得分情況

通過表2數據得知：絕緣板材和絕緣管材符合絕緣擋板的設計要求；再結合絕緣擋板外觀設計特點，確定絕緣板材作為絕緣擋板的主材料。因絕緣擋板存在特殊性，其對設計材料的絕緣性、機械強度、重量、可塑性有較高要求，表3為各類比材料的特性。

表3 絕緣板材各類比材料的特性分析

由表3分析可知，聚丙乙烯在絕緣擋板特殊性要求方面表現出的綜合性能較為優異，因此將其選定為絕緣擋板專用材料。

2.2 電氣試驗和機械試驗

帶電作業對安全性要求非常高，《國家電網公司電力安全工作規程》(以下簡稱《安規》)規定，帶電作業用絕緣遮蔽工具必須滿足絕緣強度和機械強度的要求，因此委托電力工業電氣設備質量檢驗測試中心對聚丙乙烯絕緣板材進行電氣試驗和機械試驗，并出具檢測報告；試驗結果表明聚丙乙烯絕緣板材滿足帶電作業要求。

2.3 電桿絕緣擋板的設計

電桿絕緣擋板的基本結構如圖3所示。

圖3 電桿絕緣擋板基本結構

(1)電桿絕緣擋板尺寸設計。電桿絕緣擋板的尺寸設計主要包括高度H1、厚度s、圓弧半徑r(由L1、h計算出)。電桿絕緣擋板的高度H1由轉角桿主線與支線間的距離決定。經過查閱資料和現場勘察可知，上海地區配電網轉角桿分為鋼筋混凝土電桿和鋼管桿，經過測算后得到二者的相關參數，見表4。

表4 轉角桿相關參數 mm

電桿絕緣擋板的高度H1要能適應鋼筋混凝土電桿和鋼管桿的主線-支線間距，即H1≤600 mm。由于在施工過程中會出現一定的誤差，同時《安規》規定對帶電作業中可能觸及的其他帶電體及無法滿足安全距離的接地體均應采取絕緣遮蔽措施，即對主線-支線間的電桿部位進行遮蔽，因此將電桿高度H1設定為500 mm。擋板厚度s的設計主要考慮絕緣性、重量、可塑性。為了保證安全性，絕緣擋板的厚度不應小于3 mm，為了減輕重量、易于成型，絕緣擋板的厚度不應大于5 mm，因此取s=4 mm。擋板外徑r需大于鋼管桿主線-支線間的電桿外徑最大值，同時又不能太大，結合實際經驗將外徑設計為500 mm。

(2)安裝方式的確定。由實際工作經驗可知，絕緣擋板安裝在電桿上較為牢固可靠；結合多年來的絕緣遮蔽工具設計經驗，電桿絕緣擋板安裝在電桿上的方式有卡扣式、環扣式和夾持式三種，其基本結構示意圖如圖4所示。

圖4 擋板安裝方式

絕緣擋板的三種安裝方式優缺點分析見表5，夾持式雖然易出現晃動，但是擋板的遮蔽效果還是存在，不會因外力因素而造成擋板脫落，符合帶電作業遮蔽要求，因此確定夾持式為擋板固定在電桿上的安裝方式。

表5 三種安裝方式優缺點分析

擋板在電桿上的可靠固定需要絕緣夾子來實現。為了使絕緣夾子與擋板間的連接牢靠且便于安裝，采用絕緣螺栓實現絕緣夾子與擋板之間的連接，根據實際安裝需要，將絕緣螺栓的數量設定為3個。絕緣夾子的設計包括尺寸設計和夾持力設計；尺寸計算主要依據是以往的設計參數和作業人員平均握持長度；夾持力的設計需要考慮作業人員的可握持力和在電桿上的牢固性。

通過測量得出帶電班作業人員平均握持長度為14 cm，絕緣夾子的可握持長度設計為12 cm。絕緣夾子采用厚度7 mm、寬度為24 mm的絕緣板材切割而成，并對邊角做打磨處理，去除棱角。絕緣夾子內徑的設計需考慮電桿外徑和擋板內徑，由電桿外徑和擋板內徑的參數確定絕緣夾子的內徑，因此將絕緣夾子的內徑設計為400 mm。

夾持力的設計需要考慮作業人員的握持力和擋板穩定性。據測算，帶電班作業人員的最小握持力為50 N，而擋板的穩定安置需要的夾持力為30 N，即夾持力可選區間為30～50 N，因此將夾子的夾持力確定為40 N。考慮到作業的安全性和高效性，絕緣夾子采用金屬彈簧來維持夾持力，彈簧外徑為8 mm，線徑為0.6 mm，35圈，自由長度34 mm，作用長度84 mm。

(3) 電桿絕緣擋板結構整合。根據擋板尺寸的設計，將電桿絕緣擋板設計為如圖5所示；絕緣夾子的結構設計如圖6所示。

圖5 電桿絕緣擋板結構設計圖

圖6 絕緣夾子結構設計圖

2.4 橫擔絕緣擋板的設計

根據實際作業要求，橫擔絕緣擋板的設計包括安裝方式和尺寸設計。

(1)安裝方式。絕緣擋板固定在雙橫擔上有兩種方式：掛鉤式；卡槽式，如圖7所示。

圖7 絕緣擋板安裝方式

掛鉤式安裝需要作業人員前傾將端部卡扣扣牢，存在安全隱患，卡槽式只需前推即可完成安裝，穩定、牢靠且使用方便。為此，選擇卡槽式作為絕緣擋板的安裝方式。

(2)尺寸設計。為了保證作業安全性，絕緣擋板必須完全遮蔽橫擔；根據以往的絕緣工具設計經驗，并結合轉角桿的特殊性，設計出橫擔絕緣擋板平面結構示意圖(見圖8)。

圖8 橫擔絕緣擋板平面結構示意圖

由《國家電網公司配電網工程典型設計》可知，轉角桿支線雙橫擔的最大寬度為360 mm，考慮到實際施工過程中出現的誤差，將擋板的寬度b設計為500 mm；轉角桿作業位置下方兩支線導線平均間距為750 mm，為避免出現遮蔽不全而影響作業人員安全，可以將擋板的長度a設計為1 000 mm，并將兩側寬邊部分切割成圓弧狀，以配合電桿；同時也能適應不同角度和方向的作業位置。在圓弧上方設計一個靈活的絕緣蓋板，保證擋板一側有效的絕緣遮蔽效果；圓弧直徑必須大于鋼管桿的直徑270 mm，為此將圓弧直徑rc設計為300 mm；為了保證對單側橫擔的完全遮蔽，將b1設計為100 mm，則b2=100 mm。蓋板厚度與擋板厚度相同，都設計為4mm，蓋板安裝位置a1=200 mm，b4=70 mm。為保證蓋板的絕緣安全性，將蓋板的尺寸設計為a2=200 mm，b3=360 mm。

橫擔擋板設計完成后需對卡槽進行設計，卡槽的主要功能是實現橫擔擋板的穩固安裝，根據以往的設計經驗及橫擔的結構特點，設計出卡槽基本結構示意圖如圖9所示。

圖9 卡槽基本結構示意圖

根據轉角桿支線雙橫擔的規格及實際安裝過程中橫擔間距的規定[2]，卡槽的深度d1設計為110 mm，寬度l1設計為120 mm，底部擋板寬度l4設計為100 mm；卡板寬度l2設計為200 mm，卡板深度d2設計為35 mm，卡板安裝位置l3設計為120 mm。

(3)方案整合。根據安裝方式及擋板、卡槽結構分析，綜合設計出橫擔絕緣擋板整體結構設計圖如圖10所示。

圖10 橫擔絕緣擋板整體結構設計圖

3 樣品制作、試驗、試用、推廣

3.1 樣品制作與試驗

根據絕緣擋板整體結構圖，利用三維制圖軟件Auto CAD設計出樣品三維圖紙。購買樣品所需絕緣材料及元件，租借加工設備，經過測量、切割、打磨、粘合及裝配，制作出絕緣擋板樣品(見圖11)。

圖11 絕緣擋板樣品

帶電作業對安全性要求非常高，《安規》規定，帶電作業用工器具必須滿足絕緣強度和機械強度的要求，因此委托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：制作的轉角桿中相引線絕緣擋板樣品滿足帶電作業要求。

3.2 樣品試用與推廣

為了檢驗樣品的實用性，先在模擬線路上進行試用，絕緣擋板的使用解決了轉角桿中相引線斷、接的復雜流程，提高了工作效率，實用效果較好，其試用情況如圖12所示。

圖12 絕緣擋板樣品試用效果

為檢查絕緣擋板的實用性，絕緣擋板的樣品在模擬線路中4個不同方位的轉角桿上進行試用。試用結果表明：絕緣擋板的使用在保證安全的前提下，簡化了絕緣遮蔽流程，減少了中相引線斷、接作業時間，提高了工作效率，同時也提高了供電可靠性。

為在實際工作中推廣使用絕緣擋板，上海青浦供電公司帶電班將絕緣擋板的設計圖紙歸檔整理，編寫了10 kV配電線路轉角桿裝置中相引線絕緣擋板說明書及作業指導書，并委托實力較強的上海一涵電力設備有限公司進行加工生產。截至目前，絕緣擋板共使用82次，從實際作業效果來看，絕緣擋板使用安全、靈活、便捷，同時又能在分支桿上使用；簡化絕緣遮蔽流程，保障作業人員安全，大大縮短作業時間，減少絕緣布的使用損耗，極具推廣價值。

4 結語

在轉角桿中相引線斷、接帶電作業中，設計的絕緣擋板安全性更加可靠，不僅能簡化中相引線絕緣遮蔽流程，而且減少了作業時間，尤其在搶修作業中，通過使用該絕緣擋板，能使用戶提前了22 min用上電，得到了廣大用戶的認可。

在經濟效益方面，絕緣擋板的使用減少了購買絕緣布的開支，每年為公司節約1.8萬元的絕緣工具成本，創收約3.6萬元，創造GDP約6.6萬元。

社會效益方面，絕緣擋板的使用減少了作業時間，提高了作業人員工作效率。應用絕緣擋板，大大提高了供電可靠性，提高了客戶滿意度，在實際生產過程中發揮了積極作用。

[1]帶電作業技術導則：GB/T 18857—2002[S].

[2]國家電網公司.國家電網公司電力安全工作規程(配電部分)[M].北京：中國電力出版社，2014.

[3]王輝，章學兵，孫軍，等.10 kV配電線路終端桿熔絲具上引線絕緣固定支架的研制[J].電力與能源，2016,37(4)：498-503.

WANG Hui，ZHANG Xue-bing，SUN Jun,et al.Development of fixed insulation carrier of top lead wires of fuse ware in 10 kV distributiong line terminal pole[J].Power and Energy,2016,37(4):498-503.

(本文編輯：楊林青)

DevelopmentofInsulationBaffleofMiddle-PhaseLeadWiresin10kVDistributionLineAnglePole

ZHANGXue-bing,WANGHui,XIAZhen,ZHENGZhen,SUNJun,HUAChen-jian,JUGuo-jiao

(StateGridShanghaiQingpuPowerSupplyCompany,Shanghai201799,China)

Intheprocessofdisconnectionandconnectionofmiddle-phaseleadwiresofanglepole,insulatingshieldshouldbeappliedtothelivepartsandearthpotentialinstallations.Currently,duetotheparticularityofoperatingpositionofleadwiresofanglepole,insulationshieldmeasureshavethedisadvantagesofcomplexprocessandlongeroperatingtime.Thispaperintroducesannovelinsulatingbaffleofleadwiresofmiddlephasein10kVdistributionlineanglepole.Theinsulationbaffleconsistsofpoleinsulationbaffleandcross-arminsulationbaffle.Aftertheprocessofmachining,grindingandassembly,thesamplewascompleted;theresultsofelectricalandmechanicaltestshowthatthesampleofinsulationbafflemeetstherequirementoflive-working.Furthermore,intheprocessofpopularizationandapplication,theinsulationbafflecanbringineconomic,secureandsocialbenefits.

distributionline；livework；anglepole；insulationbaffle

10.11973/dlyny201701009

章學兵(1990-)，男，碩士，助理工程師，從事配網帶電作業技術研究。

TK

B

2095-1256(2017)01-0033-05

2016-11-23