低壓導(dǎo)電線(xiàn)接頭臨時(shí)絕緣防護(hù)層替代方案研究

劉奇聰　雷二濤　林笑玫　趙江帥　黃輝虎

摘 要：文章對(duì)現(xiàn)有的低壓導(dǎo)電線(xiàn)接頭臨時(shí)絕緣防護(hù)層方案開(kāi)展研究，其具有風(fēng)險(xiǎn)高、效率低、不環(huán)保等缺陷。根據(jù)臨時(shí)絕緣防護(hù)層的需求與上述缺陷設(shè)計(jì)了一套帶電線(xiàn)頭快速封閉工具作為替代方案，并對(duì)該替代方案進(jìn)行試驗(yàn)。試驗(yàn)證明該替代方案在安全性、工作效率、環(huán)保性等方面優(yōu)于原方案。可進(jìn)行替代。

關(guān)鍵詞：絕緣防護(hù)；低壓設(shè)備；安全；工具設(shè)計(jì)；絕緣測(cè)試

中圖分類(lèi)號(hào)：TM21 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：2095-2945（2019）03-0128-02

Abstract： This paper studies the existing scheme of temporary insulation protective coating for low voltage conductive wire joints， which has the defects of high risk， low efficiency and no environmental protection. According to the requirements of the temporary insulation protection layer and the defects mentioned above， a set of quick sealing tools for the live line head is designed as an alternative scheme， and the alternative scheme is tested. The experiment proves that the alternative scheme is superior to the original one in safety， working efficiency and environmental protection.

Keywords： insulation protection； low voltage equipment； safety； tool design； insulation test

1 研究背景

電氣檢修維護(hù)工作者在低壓電源線(xiàn)上的不停電工作時(shí)，存在接地短路、相間短路、人身觸電等風(fēng)險(xiǎn)[1，2]。防范這類(lèi)風(fēng)險(xiǎn)的方案為：使用絕緣膠帶進(jìn)行包扎。具體而言，是將膠帶緊貼導(dǎo)線(xiàn)金屬部分纏繞包裹，完全包裹住以后的狀態(tài)應(yīng)無(wú)金屬部分露出，且膠布包裹部分厚度相對(duì)均勻[3]。該方案存在以下問(wèn)題：（1）使用絕緣膠布包扎帶電線(xiàn)頭時(shí)，手指與帶電線(xiàn)頭距離很近。戴上絕緣手套操作時(shí)，因操作精度降低，難以完成包扎作業(yè)。不戴絕緣手套進(jìn)行包扎，則存在人身觸電的安全風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)[4]。（2）絕緣膠布不一定妥善包裹帶電金屬線(xiàn)頭，某些情況下內(nèi)層粘合度不足，從而發(fā)生脫落。可靠性較低[5]。（3）絕緣膠布的絕緣性能與包裹層數(shù)有關(guān)。在實(shí)際操作中，為保證包裹層數(shù)達(dá)標(biāo)，或仔細(xì)均勻地纏繞并計(jì)算層數(shù)，或消耗額外的膠布包裹。均存在各自不適宜之處。（4）絕緣膠布是消耗品，無(wú)法回收再利用。造成一定資源浪費(fèi)。（5）絕緣膠布上的黏膠可能殘留在金屬導(dǎo)體上，致使其導(dǎo)電性能下降，重新接回原接線(xiàn)以后有接觸不良的隱患。（6）絕緣膠布不宜存放在炎熱和潮濕的環(huán)境中，否則很快會(huì)老化，沾染灰塵并失去粘性。使用老化的絕緣膠布無(wú)法有效給帶電部分進(jìn)行絕緣處理[6]。

2 替代方案需求與實(shí)現(xiàn)

總結(jié)原方案的缺陷與功能，提出替代方案設(shè)計(jì)需求如下：（1）替代方案絕緣層絕緣電阻不低于原方案絕緣層絕緣電阻。（2）絕緣處理以后安全可靠，不發(fā)生絕緣失效，絕緣物脫落等情況。（3）進(jìn)行絕緣處理操作的過(guò)程無(wú)人身觸電風(fēng)險(xiǎn)。（4）用于絕緣處理的器具可重復(fù)使用，避免浪費(fèi)。（5）在解除了絕緣物以后，在金屬導(dǎo)體上無(wú)殘留物質(zhì)。避免重新接線(xiàn)后接觸不良。（6）用于絕緣處理的工器具不易損壞。易于保管，方便運(yùn)輸，可承受更惡劣的保存環(huán)境。（7）制造成本應(yīng)足夠低，有推廣使用的價(jià)值。

根據(jù)以上總結(jié)的技術(shù)需求，并考慮成本與占據(jù)空間問(wèn)題，提出替代方案為：設(shè)計(jì)一種可以反復(fù)插拔的絕緣外殼，使用時(shí)套于帶電線(xiàn)頭外形成絕緣層。依靠簡(jiǎn)單的彈性力咬合，帶來(lái)摩擦力實(shí)現(xiàn)絕緣層穩(wěn)固。盡可能減少?gòu)?fù)雜結(jié)構(gòu)和體積過(guò)大的結(jié)構(gòu)，全部材料統(tǒng)一使用高性能尼龍通過(guò)3D打印一次成型，以此降低制造成本[7]。

要確保該工具實(shí)現(xiàn)它的主要功能，技術(shù)研究的細(xì)節(jié)包括：（1）使用此工具封閉完成后，帶電金屬裸露部分不再容易碰觸到外界。這要求絕緣工具的內(nèi)腔應(yīng)該能包裹住帶電金屬的全部部分。（2）使用彈性尼龍板本身的彈性來(lái)保證對(duì)需封閉金屬導(dǎo)體的足夠壓力。纖維板的形狀為半水滴狀，前半段為較高曲率下彎部分，后半段為豎直的長(zhǎng)尾，以保證可以對(duì)包裹的帶電金屬施加足夠壓力與摩擦力，避免松脫。（3）使用兩個(gè)不同曲率弧形板組合的方式，組成受力弓結(jié)構(gòu)，提高對(duì)腔內(nèi)金屬導(dǎo)體的按壓彈性力，進(jìn)一步避免松脫。這一點(diǎn)也是與市面已有相似產(chǎn)品[8]的不同之處，相比相似產(chǎn)品，該工具用于提供摩擦力的結(jié)構(gòu)體積更小。（4）在開(kāi)口前端裝有絕緣帽，用以保護(hù)操作者。絕緣帽可使操作者在操作時(shí)與帶電部位有隔離，而不會(huì)觸電。（5）使用質(zhì)地較軟材料以避免損傷金屬線(xiàn)頭，并且表面粗糙，保證摩擦力。

圖1-圖2是研發(fā)樣品結(jié)構(gòu)圖，圖3是實(shí)物照片。命名為帶電線(xiàn)頭快速封閉工具，已申請(qǐng)相關(guān)專(zhuān)利。

3 性能測(cè)試

本文對(duì)研發(fā)樣品進(jìn)行了以下幾項(xiàng)性能測(cè)試：絕緣電阻測(cè)試、運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定性測(cè)試、平均可使用次數(shù)測(cè)試。

3.1 絕緣電阻測(cè)試

為保證替代方案能實(shí)現(xiàn)原有方案的絕緣效果，應(yīng)測(cè)試替代方案中帶電線(xiàn)頭快速封閉工具的絕緣電阻，以確定替代方案可保證絕緣處理妥當(dāng)[9，10]。

測(cè)試方法：使用500V絕緣電阻表，一端插入到工具內(nèi)腔，另一端用夾子夾住工具外殼。測(cè)試二者之間的絕緣電阻大小。全部測(cè)試樣本的絕緣電阻均遠(yuǎn)大于2000MΩ，即絕緣電阻表可顯示的絕緣電阻范圍。

3.2 運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定性測(cè)試

運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定性測(cè)試的測(cè)試目的是試驗(yàn)該工具抵抗脫落的能力。工具脫落將造成絕緣失效。

測(cè)試方法：（1）將導(dǎo)線(xiàn)的一端插入快速封閉工具，固定另一端，以200轉(zhuǎn)每分鐘的速度旋轉(zhuǎn)60秒。所有測(cè)試樣本均未脫落。（2）進(jìn)行跌落測(cè)試。將導(dǎo)線(xiàn)兩端插入快速封閉工具，從2米高處自由跌落。重復(fù)200次。所有測(cè)試樣本均未脫落。

3.3 平均可使用次數(shù)測(cè)試

由于尼龍材料在多次使用后易產(chǎn)生磨損，需測(cè)試其平均可使用次數(shù)。平均可使用次數(shù)是衡量該工具耐用性的指標(biāo)，該指標(biāo)用作評(píng)價(jià)本工具使用價(jià)值。

測(cè)試方法：（1）將測(cè)試樣本在相應(yīng)尺寸的金屬導(dǎo)體柱上反復(fù)插拔，計(jì)算次數(shù)。（2）每10次插拔以后，進(jìn)行一次運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定性測(cè)試當(dāng)中用到的跌落測(cè)試。（3）規(guī)定在跌落測(cè)試不合格時(shí)視作不能繼續(xù)使用。此時(shí)的插拔次數(shù)即為可使用次數(shù)。

試驗(yàn)結(jié)果如表1所示。

試驗(yàn)結(jié)果當(dāng)中，最低可使用次數(shù)為290次，平均為320次。因試驗(yàn)方法影響，結(jié)果數(shù)字存在+10以?xún)?nèi)誤差。

4 結(jié)束語(yǔ)

本文所研究的低壓導(dǎo)電線(xiàn)接頭臨時(shí)絕緣防護(hù)層替代方案：帶電線(xiàn)頭快速封閉工具比之原有方案：絕緣膠布包裹，其優(yōu)點(diǎn)如下：（1）可自由安裝拆卸，可重復(fù)使用，更加環(huán)保。（2）使用方法方便快捷，易用性高。（3）無(wú)黏膠殘留，對(duì)金屬線(xiàn)頭無(wú)不良影響。（4）使用過(guò)程無(wú)人身觸電風(fēng)險(xiǎn)。

作為替代絕緣膠布進(jìn)行絕緣處理的新型工具，帶電線(xiàn)頭快速封閉工具在多種應(yīng)用場(chǎng)景使用，可提高作業(yè)安全，降低資源浪費(fèi)。給社會(huì)與行業(yè)帶來(lái)一定效益。可在更廣闊領(lǐng)域推廣應(yīng)用，降低其制造成本，獲取實(shí)用數(shù)據(jù)改善設(shè)計(jì)。

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