一種萬向輕便新型接地線的設(shè)計與應(yīng)用

摘 要：隨著電網(wǎng)覆蓋規(guī)模的增加和使用年限的延長，線路檢修和維護工作壓力也同比增加。為了提高接地線在各種復(fù)雜環(huán)境下的泛用性和安全性，優(yōu)化接地線的操作性能和安全性能，本文設(shè)計了一種萬向輕便新型接地線，其接地線頭部可實現(xiàn)平面360度旋轉(zhuǎn)，垂直面可實現(xiàn)270度旋轉(zhuǎn)，接地線頭部與絕緣桿之間增加了角度調(diào)節(jié)裝置。該接地線裝置具有接地性能可靠、工程實用性強、具有靈活的操作性、作業(yè)空間小等特點，適用于多種工程環(huán)境，切實保障施工人員安全，充分彌補了普通接地線的適用缺點。接地線是保護作業(yè)人員的一道安全防線，是電力員工的生命線，可防止突然來電對人體的傷害，掛接地線是電力系統(tǒng)中一種非常有效的保護方法。

關(guān)鍵詞：高壓接地線；萬向可調(diào)式；安全用電維護；安全工器具

1 研制背景

在電力系統(tǒng)的日常運維中，線路或設(shè)備的檢修安全措施是保障操作人員安全的重要環(huán)節(jié)，尤其是在高壓電網(wǎng)中，確保工作現(xiàn)場與帶電部分可靠隔離的關(guān)鍵手段之一便是使用接地線。然而，在實際操作過程中，接地線的掛設(shè)往往面臨著諸多復(fù)雜且棘手的挑戰(zhàn)。例如，在10kV開關(guān)柜內(nèi)，由于空間狹小、角度復(fù)雜，作業(yè)人員在狹窄環(huán)境下執(zhí)行接地線的掛接操作時，極易受到空間和操作姿勢的限制，導(dǎo)致作業(yè)過程艱難且不夠安全［13］。此外，在高空作業(yè)時，因環(huán)境受限，接地線的操作難度亦顯著增加。種種不利因素不僅增加了作業(yè)人員的負擔，還埋下了潛在的安全隱患。有時候工作所需的安全措施達不到要求時，則還需進一步擴大停電范圍或者無法開展相應(yīng)工作，對生產(chǎn)工作產(chǎn)生了一定的負作用。根據(jù)《電業(yè)安全工作規(guī)程》（線路部分）中關(guān)于“停電、驗電、掛接地線”的技術(shù)要求，掛、拆接地線是保障檢修人員安全的核心步驟。然而，在許多檢修作業(yè)中，傳統(tǒng)接地線的設(shè)計形式往往無法適應(yīng)多變的現(xiàn)場作業(yè)環(huán)境。其端頭與絕緣桿通常為固定結(jié)構(gòu)，缺乏必要的靈活性，難以在復(fù)雜空間內(nèi)靈活操作。這不僅增加了操作的難度，甚至可能促使作業(yè)人員為圖省事而違規(guī)操作，進一步增加了安全風(fēng)險，特別是在220kV高壓線路的桿塔上，接地線的掛、拆工作尤為困難。高壓線路桿塔的高度、線路布局的復(fù)雜性，使得操作人員在掛接地線時面臨極高的安全風(fēng)險。此類作業(yè)若未能采取有效的安全措施，不僅威脅到操作人員的生命安全，還可能影響電力系統(tǒng)的正常運行，產(chǎn)生廣泛的負面影響。基于上述背景，亟須研發(fā)一種能夠適應(yīng)復(fù)雜環(huán)境，具備高度靈活性和安全性的接地線產(chǎn)品，以提高接地線的掛、拆操作效率，確保安全生產(chǎn)和檢修工作的順利進行［23］。

2 傳統(tǒng)接地線結(jié)構(gòu)缺陷

在變電站這種具有多個電氣間隔相連、帶電設(shè)備間空間距離小、施工接地操作空間受限等特殊工程場合，傳統(tǒng)的四種接地線由于結(jié)構(gòu)的原因，在安裝與母排相連的接地線時，常常由于母排結(jié)構(gòu)表面光滑而使得接地線夾的安裝一直是個耗費時間和精力的工作，盡管存在一些擴大調(diào)節(jié)裝置角度的接地線，但依舊存在接地線僅能在平面上進行角度調(diào)整，而線夾口方向是固定的，并不能轉(zhuǎn)動。傳統(tǒng)接地線安裝問題不僅影響了接地倒閘操作的效率，而且時常存在供電系統(tǒng)安全性和可靠性問題，同時耗費了工作人員的大量體力。

現(xiàn)有的接地線由絕緣操作桿、導(dǎo)線夾、短路線、接地軟銅線、接地端子、匯流夾、接地夾等組成，現(xiàn)有的接地線類型有以下方面［46］。

2.1 平口螺旋式接地線

平口螺旋式接地線在安裝時，由于線夾口的方向是固定的，無法進行靈活調(diào)節(jié)，使得操作人員需要預(yù)留較大的作業(yè)空間。尤其在母線排接地時，由于現(xiàn)場空間有限，經(jīng)常出現(xiàn)操作不便的問題。這種接地線僅能在平面上進行角度調(diào)整，而線夾口方向不能旋轉(zhuǎn)，導(dǎo)致在高空作業(yè)或狹窄空間內(nèi)，操作難度大大增加，工作效率降低，且存在一定的安全隱患。

2.2 雙簧掛鉤式接地線

雙簧掛鉤式接地線雖然適用于戶外線路型接地作業(yè)，但其操作桿在實際使用中常常存在接觸不牢固、操作不便等問題，尤其在高處操作時，線夾或電纜接頭多為豎直布置，而這種接地線必須與導(dǎo)體垂直掛設(shè)，無法在地面進行直接操作。這使得操作人員必須攀爬到高處進行掛接，增加了工作難度和潛在的安全風(fēng)險。

2.3 平口手握式接地線

平口手握式接地線相對于其他類型的接地線，在安裝過程中更易出現(xiàn)夾持不牢固、線夾與母線排不貼合的情況，極易導(dǎo)致“虛掛”現(xiàn)象，存在極大的安全隱患。這種情況在狹窄或高空環(huán)境中尤為突出，作業(yè)人員常因線夾的設(shè)計問題無法確保接地線的可靠安裝，從而增加了電力系統(tǒng)的故障風(fēng)險。

2.4 圓口螺旋緊式接地線（猴頭式）

圓口螺旋緊式接地線（猴頭式）在結(jié)構(gòu)上更為復(fù)雜，操作起來需要更多的步驟和力氣。由于其安裝過程較為煩瑣，操作人員在使用過程中極易感到疲勞，尤其是在高空或狹窄環(huán)境下，頻繁的操作動作極大地增加了作業(yè)難度和危險性。該類型接地線的繁復(fù)性使得其在某些特殊工況下不易推廣應(yīng)用。

綜上所述，傳統(tǒng)接地線的主要結(jié)構(gòu)性缺陷包括操作難度大、安全風(fēng)險高、作業(yè)效率低下以及對作業(yè)人員體力消耗大。無論是平口螺旋式、雙簧掛鉤式、平口手握式，還是圓口螺旋緊式接地線，它們在安裝時均面臨不同程度的操作限制，特別是在空間狹小、高空或其他復(fù)雜工作環(huán)境中。這些缺陷使得傳統(tǒng)接地線難以滿足現(xiàn)代電力系統(tǒng)對安全性、可靠性和高效性的要求，也因此亟須研發(fā)出更加輕便、靈活且安全的新型接地線。

3 萬向輕便新型接地線的設(shè)計

根據(jù)平時作業(yè)中傳統(tǒng)接地線存在的不足，在綜合分析了傳統(tǒng)接地線的缺陷后，通過結(jié)構(gòu)優(yōu)化和技術(shù)改良，雙方面地對接地線進行了改進，研制一種萬向輕便新型接地線，巧妙地解決傳統(tǒng)接地線使用過程中遇到的問題。本裝置主要創(chuàng)新點在接地端線夾和接地棒中間加裝一個萬向旋轉(zhuǎn)接頭，加裝萬向旋轉(zhuǎn)接頭后就可以靈活地調(diào)節(jié)接地棒與接地端線夾之間的角度，從而方便檢修人員在作業(yè)時操作方便，給予便利。

3.1 設(shè)計方案階段

（1）前往掛接地線現(xiàn)場進行實地考察以及對現(xiàn)場使用工具的作業(yè)人員的征詢，掌握到目前在工作中存在的難點，搜集多種接地線的使用場景、結(jié)構(gòu)弊端及資料等進行了深度調(diào)研，從而確定接地線的終極設(shè)計目標。

（2）根據(jù)現(xiàn)有的資料提出本裝置的最初設(shè)計方案，其中包括本裝置的總體方案設(shè)計，接地棒與接地線的連接方案的設(shè)計。經(jīng)過層層討論篩選出最優(yōu)設(shè)計方案，確定了最終方案并形成文件。

（3）對本裝置的試制，其中包括原材料材料、改造零件。根據(jù)絕緣使用標準進行了接地棒的材料篩選，按照設(shè)計圖紙進行安裝，安裝完成后進行調(diào)配。

（4）對試制的萬向輕便新型接地線進行檢驗與測試，對于檢驗與測試中出現(xiàn)的問題與不足進行了改進優(yōu)化。

（5）在萬向輕便新型接地線的改進優(yōu)化后，前往現(xiàn)場進行實地使用試驗，試驗結(jié)果達到要求后，對本裝置的生產(chǎn)資料以及設(shè)計資料進行整理匯總。

（6）對使用本裝置的作業(yè)人員進行回訪，詢問本裝置的使用效果是否符合現(xiàn)場生產(chǎn)環(huán)境以及不足之處，方便后期對本裝置進行升級改進。

3.2 結(jié)構(gòu)組成

萬向輕便新型接地線主要針對的就是在電力系統(tǒng)中進行倒閘操作布置。改進后的結(jié)構(gòu)由以下部分組成：（1）線路端線夾；（2）線鼻（接線端子/接線鼻）；（3）匯流夾（匯流管）；（4）絕緣操作桿；（5）短路線；（6）接地線；（7）接地端線夾或臨時接地極及萬向旋轉(zhuǎn)接頭等，如下圖所示。

萬向接地線結(jié)構(gòu)圖

3.3 結(jié)構(gòu)特點

本裝置有以下內(nèi)容特點：（1）接地操作棒是由高級環(huán)氧樹脂和玻璃纖維通過一定比例精制而成的，具有優(yōu)良導(dǎo)電性和較強機械強度，同時操作手柄加裝了硅橡膠保護套，絕緣性能雙重保護，安全可靠。（2）短路部分導(dǎo)線和接地連接線內(nèi)層均采用多股銅質(zhì)軟絞線，外層設(shè)置透明絕緣防護層，防護層由柔軟且耐高溫的特殊材料制成。這種結(jié)構(gòu)避免使用過程中銅線的磨損，確保作業(yè)人員在操作過程中的安全性。（3）線鼻、匯流夾、接地極銅線及外防護套之間由壓接新工藝技術(shù)軟銜接，并外套絕緣熱縮套管，此種結(jié)構(gòu)可以有效避免銅線連接處斷線，間接延長接地線的使用壽命，提高了接地線的安全性。（4）線夾部分均采用優(yōu)良的鋁合金壓鑄技術(shù)，線路端線夾和接地端線夾也可使用銅質(zhì)材質(zhì)，并采用鍍鎳技術(shù)處理。（5）萬向旋轉(zhuǎn)接頭采用雙旋鈕控制，可達到360°球體旋轉(zhuǎn)以及360°水平旋轉(zhuǎn)，接頭的整體重量僅達83g，球頭采用鍍鉻技術(shù)，增加表面硬度、耐磨、耐熱、防銹等性能，使其長時間使用和在各種環(huán)境下保持優(yōu)良的性能。

3.4 基本工作原理及特點

萬向輕便新型接地線。通過轉(zhuǎn)動手柄帶動操作桿，使操作桿平面旋轉(zhuǎn)程度最大可達到360度的旋轉(zhuǎn)效果，并擰緊固定螺絲，保證操作桿的角度不會在使用中發(fā)生改變。在萬向接頭內(nèi)部有一球頭，同過旋轉(zhuǎn)操作桿手柄，可以將操作桿調(diào)整至符合實際現(xiàn)場工作所需的角度，并通過螺絲固定緊，即可達到使用條件。操作桿可旋轉(zhuǎn)360度，更符合現(xiàn)場實踐效果。作業(yè)人員在使用萬向輕便新型接地線時，可根據(jù)現(xiàn)場實際情況預(yù)先選擇合適的角度，然后擰緊螺絲，最后進行掛裝接地操作。掛裝后，操作桿可通過旋轉(zhuǎn)取下，待需要取下接地線夾時可重新安裝上操作桿。此舉可大幅度為作業(yè)人員節(jié)省時間與體力的消耗，并且更高效率地完成工作，大大地提升安全性。接地線作為電力系統(tǒng)中關(guān)系正常工作和保證檢修工作人員安全的必要設(shè)備和技術(shù)措施之一，據(jù)電力部門統(tǒng)計，接地線的相關(guān)誤操作造成的事故居高不下，影響了電力系統(tǒng)正常的工作。在接地線故障中，使用方法錯誤類、不同電壓等級的接線混用以及接地線安裝不可靠造成的接地不良等是接地線相關(guān)故障的主要風(fēng)險點，工程中經(jīng)常出現(xiàn)接地線安裝不合格和不可靠的情況。錯誤的接地線被安裝時，檢修設(shè)備連接側(cè)突然出現(xiàn)電壓，本來該發(fā)揮作用的接地線不能按預(yù)期正常發(fā)揮可靠接地的功能，致使正在被檢修設(shè)備的工作人員受到高電壓的電擊，造成不可挽回的嚴重事故。因此，接地線安裝合格和可靠是降低接地線事故的重要因素，本文提到的萬向輕便新型接地線以正確使用為出發(fā)點，解決了實際工作中接地線安裝不合格和不可靠的問題。萬向輕便新型接地線經(jīng)過實地操作驗證，在實地操作中，作業(yè)人員提出優(yōu)化建議，根據(jù)提出的建議對細節(jié)方面進行調(diào)整。依照實地操作驗證后，其優(yōu)勢主要表現(xiàn)在以下幾個方面。

（1）可自由選擇角度，達到萬向的實際效果。同比傳統(tǒng)接地線，可任意選擇角度，調(diào)節(jié)靈活，增強了實地的適用性。例如，在有限的操作空間中，操作作業(yè)人員可輕松調(diào)節(jié)角度，安全完成接地操作。（2）該裝置結(jié)構(gòu)簡單，操作簡便，值得廣泛應(yīng)用。萬向輕便新型接地線在傳統(tǒng)接地線操作桿上進行加工及改良，操作作業(yè)人員無須借用任何工器具就可完成調(diào)節(jié)與掛接。（3）操作桿頂部有螺紋，可通過旋轉(zhuǎn)取下操作桿，掛裝一處接地線，可節(jié)省2組操作桿，在一定程度上節(jié)約了成本，且有效地解決了操作桿妨礙后續(xù)掛裝和拆卸問題。

3.5 萬向輕便新型接地線的應(yīng)用

萬向輕便新型接地線在使用方式上與傳統(tǒng)接地線保持了較高的相似性，操作人員不需要重新學(xué)習(xí)復(fù)雜的操作流程。其主要的創(chuàng)新在于增加了可調(diào)節(jié)的萬向旋轉(zhuǎn)接頭，這一設(shè)計極大地提升了接地線在復(fù)雜環(huán)境下的靈活性和操作效率，同時嚴格遵守了電力行業(yè)的安全規(guī)程要求。通過現(xiàn)場試用，萬向輕便新型接地線的應(yīng)用優(yōu)勢得到了充分驗證。與傳統(tǒng)接地線相比，新型接地線在不同的作業(yè)條件下表現(xiàn)出了極大的靈活性，尤其在操作空間狹窄、角度刁鉆的環(huán)境中，其旋轉(zhuǎn)接頭的設(shè)計能夠快速適應(yīng)各種角度需求，確保了接地操作的高效與安全。這一裝置不僅在時間上縮短了工作周期，同時大幅減少了操作人員的體力消耗，使檢修作業(yè)更加輕松、安全。

由于萬向輕便新型接地線的操作方式與傳統(tǒng)接地線基本相同，使用過程中僅增加了調(diào)節(jié)萬向旋轉(zhuǎn)接頭的步驟，因此其推廣應(yīng)用并不復(fù)雜。操作人員只需接受簡短的培訓(xùn)，甚至通過遠程培訓(xùn)即可掌握新裝置的使用方法。設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單，操作直觀易懂，能夠幫助電力檢修人員快速上手，并在日常工作中充分發(fā)揮其高效、便捷的優(yōu)勢。通過廣泛推廣萬向輕便新型接地線，電力檢修人員不僅能夠在繁重的作業(yè)中減少體力消耗，還能大幅提升工作效率和安全保障，促進電力系統(tǒng)高效運轉(zhuǎn)和安全維護。

結(jié)語

為了打破傳統(tǒng)接地線在設(shè)計上的固有思維，本裝置在技術(shù)上的持續(xù)創(chuàng)新及操作設(shè)備工具上的迭代，為運維工作所帶來的是極高工作效率和安全性能上的提升。本創(chuàng)新點在于新增的萬向結(jié)構(gòu)，操作簡捷，既提高工作效率，又保障安全作業(yè)，極其具有實用價值和市場推廣價值。

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作者簡介：廖品楊（1994— ），男，漢族，浙江衢州人，本科，工程師，從事電力生產(chǎn)工作。

*通信作者：吳健武（1993— ），男，漢族，安徽黃山人，大專，助理工程師，研究方向：電力生產(chǎn)。