一種輔助型絕緣膠墊試驗平臺的研制

陳子輝 仇智誠 林偉雄 馮國驥 李顯榮

（廣東電網有限責任公司江門供電局，廣東江門529000）

0 引言

電力生產過程中，為保證安全，工作人員在進行操作、試驗等工作時，需要使用絕緣膠墊。作為保障人身安全的電力生產安全工器具，絕緣膠墊的絕緣性能是否合格就顯得十分重要，因此其絕緣性能試驗是電力生產運行維護過程中的一項重要工作。

根據DL/T 1476—2015《電力安全工器具預防性試驗規程》規定，每年需要對輔助型絕緣膠墊進行工頻耐壓試驗。其中，低壓絕緣膠墊耐壓試驗電壓為3.5 kV、高壓絕緣膠墊耐壓試驗電壓為15 kV，持續時間均為1 min，要求試驗過程中和試驗結束后均無放電痕跡[1]。通常，試驗時要求在絕緣膠墊上下鋪設濕布、金屬箔或其他材料，并應比被測絕緣膠墊四周小200 mm。

1 絕緣膠墊工頻耐壓試驗存在的問題

在絕緣膠墊工頻耐壓試驗過程中，以下問題一直困擾著試驗工作人員：由于絕緣膠墊在電力生產中具體用途不同，對絕緣墊的形狀大小、耐壓值等都有不同的要求。在進行工頻耐壓試驗時，根據不同形狀的絕緣墊上下鋪設“較被測絕緣膠墊四周不大于200 mm”的極板較為困難，會耗費員工大量的時間，嚴重影響試驗效率；市面上采購的試驗臺絕大多數是按照低壓試驗臺來設計的，本體絕緣強度不夠，無法進行高壓絕緣膠墊工頻耐壓試驗（15 kV）。在電極鋪設完成后，要在上下極板接線以便加壓和接地，由于極板上沒有固定的接線點，員工需要另外接取試驗電壓，影響安全和效率。

針對以上問題，應設計一種簡單易用的輔助型絕緣膠墊試驗平臺來代替原來的鋪設方式，在保證絕緣強度足夠的同時滿足不同絕緣膠墊的尺寸需求，且方便員工接線，使試驗效率大大提高[2]。

2 絕緣膠墊試驗平臺的設計思路

（1）由于鋪設電極必須適用于不同大小、形狀的絕緣墊，假如對應每種規格的絕緣墊均準備相應的極板，那將增加極板數量，降低工作效率，且花費巨大。因此，可用“化整為零”的思路，采用“積木式”極板設計方式，將極板分割成幾種不同大小的“積木極板”，利用不同大小的“積木極板”進行多種拼接，迅速完成對不同絕緣膠墊的極板鋪設工作，減少工作時間。

（2）采用高絕緣材料制作絕緣膠墊試驗平臺，可以從以下方面考慮：絕緣膠墊試驗平臺要能夠應對不同尺寸的絕緣膠墊，即對于最大尺寸的膠墊仍可正常試驗；絕緣平臺要有足夠的絕緣強度，可以進行高壓絕緣膠墊工頻耐壓試驗（15 kV）；操作平臺的設計要符合人機工效要求，便于人員放置試驗材料和移動。

（3）在極板上安裝固定接線點。上極板因為連接試驗變壓器，需要足夠的安全距離，實際操作中較難實現，所以決定在下極板安裝接線點。接線點的材質采用紫銅，設計上比操作平臺平面稍稍凸起一點，同時接線點與操作平臺要有足夠的絕緣，確保試驗過程中不發生放電影響試驗結果，并確保接線點與下極板接觸良好且接線方便[3]。

3 絕緣膠墊試驗平臺的設計方案

3.1 “積木式”極板

“積木式”極板的材質采用接觸電阻較小的紫銅，同時考慮到極板的結構強度及使用過程中的變形等問題，決定使用1.5 mm厚的紫銅箔。在進行多次討論、模擬分割驗證之后，針對現有各種不同尺寸的絕緣膠墊及未來可能會碰到的其他尺寸的絕緣膠墊，最終決定制作50個20 cm×20 cm正方形紫銅箔和200個10 cm×10 cm正方形紫銅箔，以滿足各種不同尺寸的試驗需求[4]。

3.2 絕緣試驗平臺

整個絕緣試驗平臺由兩個環氧板材質組合而成，單張臺面設計尺寸長×寬×高為1 500 mm×800 mm×770 mm，對于小尺寸的輔助型絕緣膠墊可只用一張臺面單獨完成試驗；而對于尺寸較大的輔助型絕緣膠墊，可以用兩張臺面合在一起來完成試驗。絕緣試驗平臺如圖1所示。

圖1 絕緣試驗平臺設計圖

為了滿足絕緣要求，整個裝置的材料如下：平臺的四角固定螺母采用M20圓頭螺母，材料為普通鋼材；為降低接觸電阻，端子及電極材料采用紫銅；試驗臺上臺面和下臺面為20 mm厚電木板；為提高試驗平臺和大地之間的絕緣強度，試驗臺支撐腳采用電工絕緣桿；下臺板支承環采用材料為45#鋼。

3.3 絕緣試驗平臺試驗接線電極設計

絕緣墊試驗平臺的正確接線是絕緣試驗的基礎，合理的接線電極的設計可以有效縮短接線時間，提高試驗效率[5]。為了便于輔助型絕緣墊的試驗，在設計中可以將試驗電極的一極直接設計在絕緣試驗平臺上，具體結構如圖2所示。

圖2 絕緣試驗平臺接線端子設計圖

從圖2可以看出，本設計將電極直接嵌入試驗平臺表面，同時通過接線柱，將電極的一端引入到極板的下側，便于直接和試驗儀表的一極接在一起。整個電極嵌在電木板中，有效提高了整個設備的絕緣等級。

4 結論

綜上所述，通過對絕緣墊試驗過程中存在的難題進行研究，成功研制出一種采用“積木式”極板自由拼接的輔助型絕緣膠墊試驗平臺，有效解決了實際工作中的問題，填補了本單位絕緣膠墊試驗工作的空白。同時，經過研究分析得出以下結論：

（1）該絕緣膠墊試驗平臺經過多次實際使用，均可順利完成工作，將絕緣墊試驗時間縮短50%以上，減輕了員工工作負擔，提高了效率，這充分說明該平臺的設計對于輔助型絕緣墊的耐壓試驗有重要意義。

（2）該絕緣膠墊試驗平臺由于電極可以自由拼接，因此理論上適用于任何形狀、尺寸的絕緣膠墊，可以適配各供電局不同廠家的絕緣墊，而且紫銅片僅1.5 mm厚，容易拼接，操作難度低。

（3）該絕緣膠墊試驗平臺整體對地絕緣強度高，并通過耐壓試驗，可以安全進行高壓絕緣膠墊耐壓試驗，充分保證試驗過程中的人身安全。

（4）該絕緣膠墊試驗平臺高度、質量適中，方便操作和移動，有效減少了人員在搬運較重絕緣墊和試驗材料時的受傷風險；該裝置設計成本相對較低，用材較為簡單，有利于批量生產，便于未來在電力行業推廣。

[1]電力安全工器具預防性試驗規程：DL/T 1476—2015[S].

[2]蘇文.礦用高壓電纜絕緣狀態在線監測系統的研究[D].太原：太原理工大學，2014.

[3]劉文山.高壓電纜絕緣在線監測系統的研究[D].哈爾濱：哈爾濱理工大學，2004.

[4]夏濤.煤礦高壓電纜在線絕緣監測系統研究[D].焦作：河南理工大學，2015.

[5]王忠興.高壓電纜接地電流在線監測系統研究與應用[D].長春：吉林大學，2016.