一種10 kV分相式加長快速組裝型接地線操作桿的研制

摘 要：為降低在10 kV架空線路T接點各端裝設地線的操作難度以及裝設合相式接地線的難度，研制出一種10 kV分相式加長快速組裝型接地線操作桿。10 kV分相式加長快速組裝型接地線操作桿采用分相式接地的方法，作業人員可以攜帶單根操作桿和相應接地線登上電桿并逐相掛接地線，依次重復3次該操作即可完成對架空電力線路裝設接地線的操作，降低作業人員裝設合相式接地線的操作難度。另外，該10 kV分相式加長快速組裝型接地線操作桿被加長至2.5 m，在T接點處作業時，作業人員只需在T接點的上層裝設一組該接地線便可以滿足安全措施要求。這將大幅度減少作業人員的登桿次數和接地線的裝設數量，從而提高工作效率，降低人身安全風險。

關鍵詞：分相式；加長快速組裝型；操作桿；接地線

中圖分類號：TM755" " 文獻標志碼：A" " 文章編號：1671-0797（2023）14-0046-04

DOI：10.19514/j.cnki.cn32-1628/tm.2023.14.011

0" " 引言

電力部門在停電作業時，需要對應停電線路進行停電、驗電、掛接地線等一系列操作后，才能允許作業人員登桿作業[1]。這一整套操作的目的是保證現場作業人員的人身安全。其中，掛接地線操作的作用是防止現場負責人與送電負責人溝通失誤時，現場作業人員未完全撤離就對停電線路提前送電而造成人身觸電事故[2-3]。目前，電力部門常用的10 kV接地線多為合相式接地線，其絕緣操作桿長為1 m[4-5]。合相式接地線的3條接地線后段是連接成一股接入一個接地端，這就造成現場作業人員在掛接地線時需要一次性將3根絕緣操作桿連同接地線一并從地面帶上12 m高的掛接地點再進行掛接地線操作[6-7]，這種操作方式對作業人員的體力消耗極大。而接地線操作桿長僅為1 m，當現場作業需要在10 kV架空線路T接點各端掛接地線時，則不能直接在T接點上層裝設接地線，否則會因安全距離不足造成人身觸電。

目前，在10 kV架空線路T接點各端掛接地線具體操作如下：作業人員需在下一基桿塔和上一基桿塔以及T接點的下一基桿塔共3處掛接地線[8]，這樣才能保證作業人員與架空導線之間的安全距離。這種操作模式需要作業人員重復3次掛接地線操作，既增加了作業人員的登桿次數和接地線的掛接數量，又增加了作業人員的作業風險，降低了工作效率。

為解決上述問題，研制出一種10 kV分相式加長快速組裝型接地線操作桿。該10 kV分相式加長快速組裝型接地線操作桿采用分相式接地的方法，作業人員可以攜帶單根操作桿和相應接地線登上電桿并逐相掛接地線，依次重復3次該操作即可完成對架空電線裝設接地線操作，降低了作業人員裝設合相式接地線的操作難度，節省了作業人員的體力。除此之外，該10 kV分相式加長快速組裝型接地線操作桿被加長至2.5 m，在T接點處作業時，作業人員只需在T接點的上層裝設一組該接地線便可以滿足安全措施要求。這將大幅度減少作業人員的登桿次數和接地線的裝設數量，從而提高工作效率，降低人身安全風險。

1" " 10 kV分相式加長快速組裝型接地線操作桿的設計

1.1" " 10 kV分相式加長快速組裝型接地線操作桿頭部設計

10 kV分相式加長快速組裝型接地線操作桿頭部設計圖如圖1所示。

10 kV分相式加長快速組裝型接地線操作桿頭部長1.25 m，重0.96 kg，主要由金屬線夾、接地線、螺紋結構、絕緣操作桿和金屬接頭構件1組成。操作桿頭部的頂端是金屬線夾，該線夾上端設計成倒鉤結構，用于勾住架空裸導線，在設計上其開口弧度要略大于架空裸導線。相比于目前電力部門常使用的矩形口線夾，倒鉤結構更便于勾住架空裸導線，并且不易脫落。金屬線夾的下端為卡口，用于固定住架空裸導線。卡口也設計成圓弧形，其弧度小于倒鉤的弧度并且大于架空裸導線的弧度。卡口通過下方的螺紋結構實現上下移動，配合倒鉤一起固定住架空裸導線。金屬線夾的后側裝設有兩顆螺母，用于連接接地線。接地線長18 m，其長度大于10 kV架空線的對地垂直高度，有利于擴大接地極的選擇范圍。金屬線夾的下方是螺紋結構，為金屬制作而成，其上端連接著金屬線夾的卡口，中間是螺紋，下端是支撐棒。螺紋結構中間的螺紋配合一個固定的螺帽，通過旋轉下方支撐棒，達到上下移動的效果。螺紋結構的下方連接著絕緣操作桿。該絕緣操作桿選用玻璃鋼環氧樹脂制作而成，玻璃鋼環氧樹脂具有質地硬、重量輕、不易破碎和不易受潮、易干燥等特點，是目前眾多絕緣材料中最適合制作成絕緣操作桿的一種絕緣材料。絕緣操作桿與螺紋結構連接成一體，操作時只需轉動絕緣操作桿，便能帶動螺紋結構旋轉，進而帶動金屬線夾卡口移動。絕緣操作桿的下方是金屬接頭構件1。金屬接頭構件1內部橫向卡著一根圓柱形插銷，該插銷用于矯正金屬接頭構件2插入時的角度，避免金屬接頭構件2水平插入時出現角度偏差而造成接頭固定不牢靠等問題。金屬接頭構件1的底部是6圈螺紋，當金屬接頭構件2插入后，可利用螺帽沿著這6圈螺紋擰緊，從而固定整個金屬接頭。

1.2" " 10 kV分相式加長快速組裝型接地線操作桿尾部設計

10 kV分相式加長快速組裝型接地線操作桿尾部設計圖如圖2所示。

10 kV分相式加長快速組裝型接地線操作桿尾部長1.25 m，重0.68 kg，主要由金屬接頭構件2、絕緣操作桿和把手結構構成。金屬接頭構件2頂部向下垂直凹陷，其寬度與金屬接頭構件1內的插銷橫截面直徑相同。該凹陷部分的作用是：當將金屬接頭構件2插入金屬接頭構件1時，需要將金屬接頭構件2的凹陷部分對準金屬接頭構件1內部的插銷再將金屬接頭構件2插入，這樣可以保證金屬接頭構件1和金屬接頭構件2在同一水平線，避免金屬接頭構件2水平插入時出現角度偏差而造成接頭固定不牢靠的問題。金屬接頭構件2的外圍是一個螺帽，當將金屬接頭構件2水平插入金屬接頭構件1內部后，可用該螺帽沿著金屬接頭構件1底部的螺紋進行擰緊，從而將10 kV分相式加長快速組裝型接地線操作桿的頭部和尾部連接成一個整體。金屬接頭構件2的下方也是連接絕緣操作桿，該絕緣操作桿也是選用玻璃鋼環氧樹脂制作而成。絕緣操作桿的下方是把手結構，該把手結構也是絕緣材料制作而成，其作用是作業人員操作10 kV分相式加長快速組裝型接地線操作桿時，雙手需握在把手結構處，以保證足夠的安全距離，確保作業人員的人身安全。

2" " 10 kV分相式加長快速組裝型接地線操作桿試驗設計

2.1" " 接地線接地電阻試驗

10 kV分相式加長快速組裝型接地線操作桿最主要的任務就是將10 kV架空裸導線接地，因此整個設備接地電阻的阻值不能過大，否則接地線對作業人員的保護效果將大打折扣。目前電力行業規定，接地電阻阻值不能大于4 Ω。考慮到接地極對地也有一定阻值，因此10 kV分相式加長快速組裝型接地線操作桿的金屬線夾和接地線的對地阻值總和必須小于4 Ω。在采用10 kV接地電阻表對金屬線夾和接地線的直流電阻總和進行測量后得出，10 kV分相式加長快速組裝型接地線操作桿的直流電阻阻值為2.5 Ω，小于電力行業規定的4 Ω，因此該10 kV分相式加長快速組裝型接地線操作桿的接地電阻試驗合格。10 kV分相式加長快速組裝型接地線操作桿的接地電阻試驗，即直流電阻試驗，也需要定期進行，用于檢測接地線是否存在斷股現象，或者接地線與線夾的連接是否牢靠。

2.2" " 絕緣操作桿耐壓試驗

10 kV分相式加長快速組裝型接地線操作桿必須能耐受起碼10 kV的高電壓，否則作業人員在操作該設備時存在高壓觸電的作業風險。在此提出兩種試驗方案：

方案1：采用額定電壓試驗法和工頻耐壓試驗法，即在絕緣操作桿和把手結構之間加上一個10 kV的額定電壓，當絕緣操作桿在該額定電壓下不會擊穿時，再加上一個3倍額定電壓的工頻電壓進行工頻耐壓試驗，當絕緣操作桿在該工頻電壓下不會擊穿時，絕緣操作桿的耐壓試驗合格。

方案2：在絕緣操作桿和把手結構之間加上一個10 kV的額定電壓，并在該電壓的基礎上不斷加壓，直到絕緣操作桿擊穿為止，記錄該擊穿電壓，當該擊穿電壓大于3倍額定電壓時，絕緣操作桿的耐壓試驗合格。

最終采用方案1進行試驗，絕緣操作桿在額定電壓下和工頻電壓下均不被擊穿，所以10 kV分相式加長快速組裝型接地線操作桿耐壓試驗合格。

2.3" " 操作桿金屬接頭形變試驗

在裝設接地線時，10 kV分相式加長快速組裝型接地線操作桿的金屬接頭上沿承受著10 kV分相式加長快速組裝型接地線操作桿頭部的重力，裝設完接地線后，金屬接頭下沿承受著10 kV分相式加長快速組裝型接地線操作桿尾部的重力。金屬接頭螺紋的圈數影響著操作桿的受力穩定性，螺紋圈數越少，金屬接頭連接越不穩定，操作桿在操作過程中容易在金屬接頭處發生形變甚至斷裂，同時旋轉操作桿帶動線夾卡口運動也會受到影響；螺紋圈數越多，金屬接頭連接越牢固，但同時金屬接頭的裝拆就越麻煩。因此需要通過試驗確定螺紋的圈數。

本次試驗設計如下：在其他控制條件不變的情況下，定制6套10 kV分相式加長快速組裝型接地線操作桿，其金屬接頭螺紋圈數依次為2圈至7圈，間隔設置為1。利用同一電機分別旋轉這6套設備6 h，之后觀察金屬接頭的形變情況。通過試驗得出，螺紋圈數2至5圈的金屬接頭都出現了不同程度的形變，螺紋圈數6至7圈的金屬接頭都沒有發生形變。因此，10 kV分相式加長快速組裝型接地線操作桿的金屬接頭螺紋圈數選用6圈。

2.4" " 金屬線夾卡口開合試驗

10 kV分相式加長快速組裝型接地線操作桿的線夾卡口能否正常開合也是決定該設備能否使用的重要因素，因此需要驗證線夾卡口的使用次數。在此提出兩種試驗方案如下：

方案1：以擰緊和松開金屬線夾卡口各一次計作一次正常操作。不斷旋轉操作桿擰緊和松開金屬線夾卡口，直到卡口下的螺紋結構螺紋徹底磨損無法再正常旋轉為止，記錄設備的正常操作組數。當正常操作組數大于預期值時，證明金屬線夾卡口的開合具有可靠性。

方案2：以擰緊和松開金屬線夾卡口各一次計作一次正常操作。設置一組卡口開合次數，如每一千次開合卡口做一次記錄，直到開合卡口次數達一萬次，所有設置組的試驗結果皆為合格，則證明金屬線夾卡口的開合具有可靠性。

最終選用方案2完成金屬線夾卡口開合試驗，所有設置組的試驗結果皆為合格，該10 kV分相式加長快速組裝型接地線操作桿的線夾卡口開合具有可靠性。

3" " 10 kV分相式加長快速組裝型接地線操作桿使用方法

10 kV分相式加長快速組裝型接地線操作桿現場操作圖如圖3所示。

以A相掛接地線為例，首先組裝10 kV分相式加長快速組裝型接地線操作桿，并將接地線的自由端連接在接地極上。接著作業人員帶著吊物繩爬上電桿，在距離架空裸導線2 m的位置停下。然后作業人員將吊物繩拋下，電桿底下的協助人員將組裝完成的10 kV分相式加長快速組裝型接地線操作桿用吊物繩捆綁牢固，作業人員利用吊物繩將設備帶上電桿的作業位置。最后作業人員將線夾掛在A相裸導線上，并旋轉操作桿擰緊線夾卡口，完成A相掛接地線操作。依次重復B相和C相的掛接地線操作。由于操作桿被加長，因此在遇到諸如T接點等特殊作業環境時，可以在桿塔線路下層的安全位置對桿塔上層裝設接地線，既簡化了操作流程，也保障了作業人員的人身安全。而采用分相式的接地方式，作業人員可以逐相掛接地線，降低了作業人員的作業難度。

4" " 結束語

10 kV分相式加長快速組裝型接地線操作桿采用分相式接地的方法，作業人員可以攜帶單根操作桿和相應接地線登上電桿并逐相掛接地線，依次重復3次該操作即可完成對架空電力線路裝設接地線操作，降低了作業人員裝設合相式接地線的操作難度。另外，該10 kV分相式加長快速組裝型接地線操作桿被加長至2.5 m，在T接點處作業時，作業人員只需在T接點的上層裝設一組該接地線便可以滿足安全措施要求。這將大幅度減少作業人員的登桿次數和接地線的裝設數量，從而提高工作效率，降低人身安全風險。

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收稿日期：2023-03-17

作者簡介：唐大陸（1975—），男，貴州貞豐人，安全監察專責，工程師，技師，研究方向：工器具的改進和使用。