一種換流站電動輔助接地線裝拆工具的研制及應用

林錦峰 鄧曲然 肖衛文 葛萃輝 李志龍

（中國南方電網有限責任公司超高壓輸電公司廣州局，廣東廣州510405）

0 引言

接地線是換流站日常工作中所需的一種重要安全工器具，其作用是在隔離開關拉開后，將可能來電側的導線與接地點相連，當發生意外合閘造成突然來電時，將電引至接地點，避免突然來電導致檢修人員觸電，是保障電力工作人員安全的屏障，是電力系統的安全生命線。裝拆接地線作為保證安全的技術措施，其操作效率影響著供電可靠性，低下的操作效率可能給操作人員帶來人身傷害，降低工具的安全可靠性，也會導致檢修時間的縮短，影響工作效率。因此，研制一種電動輔助接地線裝拆工具具有重要意義。

1 換流站接地線裝拆的現況

在換流站設備停電檢修過程中，運行人員配合檢修工作布置安措時需掛接臨時接地線，但目前大部分換流站使用的接地線為手動旋轉掛接型，存在接地線重、掛接費力、耗時長等問題。此外，對于高電壓等級的換流站，導線離地較高處，而接地線絕緣桿長度有限，運行人員操作時必須借助絕緣高低凳或絕緣人字梯進行掛接。對于高處設備接地可能由于操作人員無法掌握絕緣桿重心而使其發生搖晃，增加掛接難度；而長時間掛接又可能導致體力不支，存在高處墜落等風險，人機功效低。

2 工具的構造與應用

2.1 技術要求

針對以上問題，電動輔助接地線裝拆工具必須符合安全、可靠、實用、高效率的基本條件，其應滿足以下技術要求：

（1）工具必須安全可靠，材料符合帶電作業的絕緣要求，操作過程中必須保證操作人員的人身安全，且對設備無損傷。

（2）高效實用，能減輕操作人員的勞動強度，減少操作時間，提高作業效率。

（3）針對性強，可操作性高，工具能準確快速實現接地線裝拆，且滿足可重復使用的作業要求。

（4）工具的電機滿足扭矩要求，具備無線操作條件，電源環保可循環利用，續航能力強，能滿足裝拆多組接地線的基本要求。

2.2 構造原理

針對目前存在的問題及工具技術要求，本項目以一組110 kV手動旋轉掛接型接地線為對象，自主設計，結合數控機床技術研發一套電動輔助接地線裝拆工具，該工具由電機驅動裝置、電源、控制裝置、連接金具、絕緣護套等組成。工具由電池電源供能，控制裝置控制電機正反轉，電機通過連接金具與接地線絕緣桿底部相連，電機轉動帶動接地線絕緣桿轉動從而實現接地線裝拆的功能，以針對性地解決目前存在的核心問題。

2.2.1 接地線連接金具

接地線連接金具（圖1）的主要功能是穩固連接接地線與電機，使接地線絕緣桿與電機成為一體，由電機帶動接地線絕緣桿一起轉動。110 kV接地線絕緣桿是中空的，通過打開110 kV接地線底端的蓋子將連接件左端插入接地線。在本項目中考慮了多種固定連接件與接地線的方法后，最終選用了螺釘固定的方法，其連接最為可靠。只需在接地線絕緣桿底端連接部位打一個螺絲孔，通過螺絲穿過連接金具左端螺孔與絕緣桿底部固定在一起，用螺母緊固便可實現一體化處理。多次試驗證明，本方法可以牢固地對連接件、電機與接地線進行固定。連接金具外層安裝了軸承，軸承外部套接絕緣護套，保證電機轉動過程中絕緣護套不隨電機一起轉動，保護操作人員并方便其可靠握持接地線。

圖1 接地線連接金具

2.2.2 正反轉及調速電機

為適應可裝拆的工作要求，本項目采用的電機為正反轉兩用電機（圖2），只需通過轉向按鈕，便可輕易實現正轉與反轉的切換。考慮到工具在后期擴展到各種不同電壓等級接地線的使用，電機設計為可調型，可以在一定范圍內調整電機力矩，以適應不同應用條件。需裝拆接地線的設備大部分在戶外，由于有線電機的操作性低，本項目采用充電電池作為電源供電，無需接線，方便攜帶，便于現場操作。且在一塊電池電量耗盡時，可快速更換電池，不影響現場操作，保證了續航能力。

圖2 正反轉及調速電機

2.2.3 絕緣護套

接地線絕緣桿、連接金具、正反轉調速電機安裝后為一體化機構，電機通過連接金具帶動接地線絕緣桿轉動從而發揮裝拆的作用。然而運行人員操作時，由于絕緣桿轉動無法握持，因此需要一個固定的絕緣護套來作為握持工具，保證絕緣桿轉動時，操作人員可以牢固把握整體的方向。

項目采用聚氯乙烯材料作為絕緣護套（圖3），符合絕緣要求，在保證操作人員安全的前提下，滿足操作強度要求，作為操作人員固定操作桿的支點，它與連接金具通過軸承連接，完好地與內部結構貼合，又可以遮擋內部結構，防止砂石進入軸承，起到保護作用。

圖3 絕緣護套

2.2.4 運作機理

操作人員將充好電的電池裝入正反轉調速電機尾部，調節合適的扭矩，按壓啟動按鈕與正反轉切換按鈕，試驗電機可正常使用。將正反轉調速電機頭部與接地線連接金具末端扣接，確保牢固可靠。將絕緣護套罩于接地線連接金具外部，與電機外殼相接，將接地線連接金具插入接地線絕緣桿內。調整接地線連接金具插入長度，使其連接孔與接地線絕緣桿末端連接孔相匹配，使用螺絲插入連接孔，并用蝴蝶螺母進行緊固，確保接地線與工具完整結合。運行人員手持絕緣護套，核對需接地設備的雙重編號后，先安裝接地線接地端并檢查接地牢固，隨后將接地線掛接至導線合適位置處，按壓啟動按鈕使電機帶動接地線旋轉，從而使接地線步進機構與導線咬合，卡扣扣緊導線后，檢查接地線安裝質量良好，即完成接地線掛接操作。接地線拆除與安裝的操作相反。

2.3 工具創新點

（1）增加了操作桿長度，提高了可靠性與便捷性。工具與絕緣桿連接后，一方面加長了接地線絕緣桿的長度，縮短了操作人員的操作距離，可以更容易地將接地線掛到導線上；另一方面，連接件上安裝的聚氯乙烯絕緣護套既保證了絕緣性能，又可以在接地線本體旋轉過程中保持絕緣桿穩定不晃動。

（2）電動助力，提高了操作效率。工具通過尾部安裝的電機實現接地線旋轉的操作，降低了操作難度，加快了操作時間，極大地提高了操作效率，節省了時間及人工成本。電機可以根據現場需求調節輸出力矩，針對不同接地線旋轉力矩的不同，可以實時進行選擇，避免了功率不夠導致無法自動旋轉的情況，也能防止力矩過大損壞設備。

（3）循環利用，高效節能。工具采用即裝即拆的方式，可以裝在任意一組接地線上，使用之后也可馬上拆除，方便下一組操作時使用。電機使用電池供電，無需接線，在任何場合都可以使用，能在各種環境下進行操作。

2.4 現場應用情況

2.4.1 應用實例

工具研制成功后，投入換流站現場應用，收到了良好的效果。運行人員利用停電檢修期間進行了分組試驗，同時采用傳統方法與新工具進行了10組三相接地線的掛接和拆除，經過統計分析對比，平均計算出每組接地線裝拆時間，得出使用工具前后的時間對比列表，如表1所示。

表1 使用工具前后的時間對比列表

對比分析試驗結果表明：使用電動輔助接地線裝拆工具后，整體作業時間從27 min減至13 min，作業時間大幅減少，作業效率提高了[（27-13）/27]×100%≈51.85%。

2.4.2 產生效益

（1）安全效益：電動輔助接地線裝拆工具的使用，快速有效地解決了接地線裝拆費時費力的關鍵問題。使用工具后作業時間大大縮短，提高了作業效率，為檢修工作爭取了更多的有效時間，降低了運行人員的作業強度，避免了由于疲勞作業帶來的安全問題。

（2）經濟效益：電動輔助接地線裝拆工具的使用，縮短了停電操作的時間，尤其是在設備緊急搶修時，為緊急搶修爭取了更多的時間，有助于檢修人員對設備的消缺，減少了直流線路被迫停運時間，其帶來的經濟效益可觀。同時，工具可循環利用，只需一次制作，便可長期使用，適用于同類型的不同電壓等級的接地線裝拆，經濟實用，節能減排。

3 結語

理論與實踐證明，電動輔助接地線裝拆工具在生產現場中安全可靠、高效實用。工具在滿足安全要求的基礎上，大大優化了接地線裝拆的操作性能，降低了操作人員勞動強度，縮短了作業時間，提高了效率，同時環保節能，可持續利用，對于提高電力企業的生產效率具有重要意義。