配網(wǎng)帶電作業(yè)絕緣導(dǎo)線新型剝切方法及裝置的研究與應(yīng)用

(深圳供電局有限公司，廣東 深圳 518001)

0 引言

配電網(wǎng)帶電作業(yè)中常常會(huì)遇到將中壓或者低壓架空絕緣導(dǎo)線外皮剝掉的情況，此時(shí)就會(huì)用到剝皮器，由于這些導(dǎo)線外皮強(qiáng)度較高、較厚在使用剝皮器進(jìn)行剝皮時(shí)不易將外皮剝掉，需要多次往復(fù)使用剝皮器，降低作業(yè)效率，有時(shí)候甚至?xí)l繁損壞剝皮器刀具。為了解決上述問題，深圳供電局有限公司研制的新型產(chǎn)品一種架空絕緣線剝皮輔助工具可在使用剝皮器前在需要?jiǎng)兤さ膮^(qū)域?qū)⒔^緣線外皮加熱軟化，然后再利用剝皮器進(jìn)行剝皮，這樣在一次剝皮做操作中就可以迅速干凈地將絕緣外皮剝掉，大大提高作業(yè)效率。

1 項(xiàng)目總體設(shè)計(jì)及實(shí)施方案

1.1 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)(見圖1)

1)熱風(fēng)槍本體1，內(nèi)部包含發(fā)熱電阻絲、風(fēng)扇等裝置，作用是提供熱。

圖1 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖

2)固定殼2，為3D打印尼龍外殼。作用是固定加熱槍、懸掛電池和無線控制模塊、連接安裝桿。

3)電池3，為24 V直流鋰電池，呈長(zhǎng)方體結(jié)構(gòu)。作用是為熱風(fēng)槍提供電源。

4)無線控制模塊4，為具有發(fā)射和接收無線信號(hào)及控制加熱槍通斷電的電路板。作用是控制熱風(fēng)槍通斷電及接收遙控器發(fā)射過來的信號(hào)。

5)導(dǎo)線夾5，為雙層半圓管結(jié)構(gòu)，不銹鋼材質(zhì)，具有高傳導(dǎo)導(dǎo)熱特性。作用是包覆絕緣導(dǎo)線絕緣層，聚集熱量并循環(huán)導(dǎo)熱，使絕緣導(dǎo)線周圍能更好受熱。

6)操作桿6，為環(huán)氧樹脂的圓管，一端與固定殼相連，另一端安裝有橡膠把手。作用是便于將整個(gè)裝置進(jìn)行架空操作桿帶電作業(yè)。

1.2 配網(wǎng)帶電作業(yè)絕緣導(dǎo)線新型剝切輔助工具的工作原理

配網(wǎng)帶電作業(yè)絕緣導(dǎo)線新型剝切輔助工具在具體制作時(shí)，需要檢查各構(gòu)件之間的連接情況，確保連接情況良好，電路部分檢查連接情況可靠，使用的絕緣材料滿足相關(guān)絕緣要求。在具體實(shí)施過程中，采用尼龍材料作為外殼絕緣材料，環(huán)氧樹脂作為操作桿絕緣材料。打開不銹鋼合頁圈，手持操作桿托舉使得架空絕緣導(dǎo)線進(jìn)入合頁圈，并與之同軸，關(guān)閉合頁圈。打開遙控開關(guān)，熱風(fēng)槍開始工作。待到導(dǎo)線絕緣層軟化后(截面95 mm2以下電纜軟化時(shí)間為90 s，截面120 mm2及以上電纜軟化時(shí)間為120 s)關(guān)閉遙控開關(guān)，打開合頁圈，使用常用手工刀具開始絕緣剝切工作。

1.3 配網(wǎng)帶電作業(yè)絕緣導(dǎo)線新型剝切輔助工具關(guān)鍵技術(shù)

1.3.1 絕緣材料選擇

對(duì)于固定外殼和操作桿部件用絕緣材料，一般選擇尼龍、ABS或者環(huán)氧樹脂。固定外殼包覆熱風(fēng)槍本體，靠近熱出風(fēng)口，因此對(duì)其耐熱性有一定的要求，加上其外觀結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的特殊性，對(duì)機(jī)加工韌性有較高要求，幾種絕緣材料比較得出尼龍韌性較環(huán)氧樹脂強(qiáng)、耐溫性和熔點(diǎn)較ABS高出一些，故固定外殼采用尼龍材質(zhì)。

操作桿為保證足夠的絕緣距離，選用玻璃鋼環(huán)氧樹脂原因有：①在電氣特性上具備高介電性能、耐表面漏電、耐電弧性能。②戶外化學(xué)穩(wěn)定性上具備耐堿性、耐酸性和耐溶劑性。③機(jī)械性能上具備高強(qiáng)度機(jī)械特性，負(fù)荷承壓及拉伸強(qiáng)度都要優(yōu)于其他。

1.3.2 熱風(fēng)槍設(shè)計(jì)

架空絕緣導(dǎo)線大多采用聚乙烯鋼芯鋁絞線，其熱性能參數(shù)如表1。

表1 熱性能參數(shù)

按照規(guī)范，架空導(dǎo)體線芯最高允許溫度不超過(鋼芯鋁絞線和鋼芯鋁合金絞線)70 ℃(大跨越段線路不超過90 ℃)，原因是溫度上升會(huì)使導(dǎo)線在接頭處氧化，電阻增加，如此反復(fù)會(huì)導(dǎo)致接頭處燒斷；同時(shí)溫度升高會(huì)使架空導(dǎo)線弛度增大，造成交叉跨越距離不夠而放電。

根據(jù)熱導(dǎo)率公式：

k：熱導(dǎo)率；Q：熱量；t：時(shí)間；L：長(zhǎng)度；A：面積；T：溫度差。

質(zhì)量×比熱容×溫度的變化

Q=CM(t2-t1)

Q—熱量；C—比熱容；M—質(zhì)量；t2—物體最后溫度；t1—物體初始溫度。

依據(jù)上述公式計(jì)算可得，線芯傳導(dǎo)溫度差應(yīng)控制在30 ℃以下，此時(shí)熱風(fēng)槍產(chǎn)生的絕緣層初始溫度為286 ℃，考慮到熱風(fēng)槍出風(fēng)口距離導(dǎo)線2 cm，本項(xiàng)目設(shè)計(jì)熱風(fēng)槍出風(fēng)溫度為300 ℃。

1.3.3 外形設(shè)計(jì)

采用流線型哈夫結(jié)構(gòu)，兩側(cè)均開有“V”字型進(jìn)風(fēng)口，前端出口卡住熱風(fēng)口，末端與操作桿鑲嵌連接，確保機(jī)械強(qiáng)度的同時(shí)滿足足夠的絕緣要求。

1.3.4 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

工頻耐壓45 kV/min不擊穿，不閃絡(luò)。

2 配網(wǎng)帶電作業(yè)絕緣導(dǎo)線新型剝切輔助工具的應(yīng)用效果

2.1 安全生產(chǎn)方面

利用該裝置剝切絕緣架空導(dǎo)線時(shí)，不再會(huì)對(duì)線芯有任何損傷，可以大大節(jié)省作業(yè)人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，并節(jié)約1/3的單位時(shí)間，提高工作效率，降低單位時(shí)間內(nèi)作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)。

2.2 推廣應(yīng)用方面

隨著配電網(wǎng)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，架空線路所處環(huán)境也日益復(fù)雜，對(duì)供電質(zhì)量和可靠性提出了越來越高的要求。為提高配網(wǎng)的安全水平，通過對(duì)架空線路進(jìn)行絕緣化改造，防止受到異物侵?jǐn)_發(fā)生短路跳閘事故是各供電公司線路改造和發(fā)展的主要方向之一。加上帶電作業(yè)的普及，未來架空絕緣線剝皮作業(yè)日趨增多。

該裝置功能針對(duì)性強(qiáng)、可行性高、操作簡(jiǎn)單、不會(huì)損傷導(dǎo)線的導(dǎo)體，在減少現(xiàn)有各種型號(hào)的剝皮工器具損耗，節(jié)省施工成本的同時(shí)，也能使帶電作業(yè)人員保持充足的體力與精神，安全地完成帶電作業(yè)項(xiàng)目。

2.3 經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益方面

經(jīng)濟(jì)效益：該項(xiàng)目投資5萬元進(jìn)行樣品設(shè)計(jì)研發(fā)、開鑿模具、出廠試驗(yàn)報(bào)告、專利申請(qǐng)等，如批量生產(chǎn)，每套成本價(jià)在2 000元左右。預(yù)計(jì)市場(chǎng)售價(jià)8 000元左右，回報(bào)率可達(dá)到300%。

社會(huì)效益：該產(chǎn)品相比目前國(guó)內(nèi)外的剝皮工器具幾萬甚至幾十萬，極具市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。該產(chǎn)品可激發(fā)國(guó)內(nèi)外對(duì)于此項(xiàng)目帶電作業(yè)工具器創(chuàng)新化競(jìng)爭(zhēng)，研發(fā)出更好更優(yōu)的產(chǎn)品，為帶電作業(yè)快速發(fā)展注入新能量。

3 結(jié)語

配網(wǎng)帶電作業(yè)絕緣導(dǎo)線新型剝切輔助工具的導(dǎo)線夾套在架空絕緣導(dǎo)線上，打開遙控開關(guān)，熱風(fēng)槍開始工作。待到導(dǎo)線絕緣層軟化后(截面95 mm2以下電纜軟化時(shí)間為90 s，截面120 mm2及以上電纜軟化時(shí)間為120 s)關(guān)閉遙控開關(guān)，打開合頁圈，使用常用手工刀具開始絕緣剝切工作。操作方便簡(jiǎn)單，在導(dǎo)線絕緣層剝切工作中既節(jié)省時(shí)間，又降低作業(yè)強(qiáng)度。經(jīng)過多次的現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試，獲得良好的效果，值得在帶電作業(yè)項(xiàng)目中推廣使用。