高压作业电杆绝缘安全遮挡技术研究

0引言

由于10 kv配电架空线路台变伴随0.4 kv低压出线同杆架设,且0.4 kv低压出线与台变高压侧的距离一般在0.5~0.8 m范围内,大多数情况不符合规定的安全距离^[1]。现阶段为了避免停电,0.4 kv低压出线的检修工作基本采用带电作业方式。采用带电作业方式进行0.4 kv低压出线检修的过程中,由于作业安全距离不足,作业人员需要对变压器高压侧带电体进行绝缘遮蔽,将带电体绝缘隔离后再对0.4 kv低压出线进行检修。由于变压器高压侧相间距离狭窄,带电体引线形状、长度、弯曲弧度不统一,只能采用绝缘毯与绝缘套管方式进行绝缘遮蔽,但绝缘套管、绝缘毯为辅助绝缘,绝缘强度无法达到主绝缘级别,遇到恶劣天气或其他因素(例如:环境温度、湿度、绝缘工器具表面清洁度)影响,会出现绝缘遮蔽绝缘性能下降,导致相对地或相间短路事故,危及作业人员的人身安全^[2]。调查可知,当前市场上没有作为主绝缘的绝缘工器具配套10 kv配电线路变压器高压侧带电体的绝缘遮蔽,鉴于此,本文介绍了一种适用于10 kv 配电线路台变0.4 kv低压出线带电检修不同场景的可组装绝缘挡板。

1 现状调查

江门市电力工程输变电有限公司带电作业班从安全角度考虑,不断探究带电作业新方法、新材料、新工序,不断创新带电作业使用的新型工具。2023年全年,江门市电力工程输变电有限公司带电作业班开展带电0.4 kv低压出线的检修工作986次,避免检修停电9877 h.户,盈余供电量211.1万kw·h。《中国南方电网有限责任公司电力安全工作规程》规定:对于电压等级为10 kv的带电作业,需要保证作业人员与带电设备保持0.7 m的安全距离,无法满足安全距离要求的情况应设置隔离措施。本班组统计了2023年全年0.4 kv低压出线带电检修工程中作业人员与带电体的距离,如表1所示。

由表1可知,全年带电作业中电气安全距离不足的情况占比达到69.78%。因此,为了保障作业人员安全,大多数情况都需要采取隔离措施。当前,此类情况的绝缘隔离都是采用绝缘毯与绝缘套管方式逐相进行绝缘遮蔽,在此过程中,存在绝缘毯与绝缘套管作为辅助绝缘的绝缘性能下降导致相对地或相间短路事故的可能^[3]。

针对现有绝缘材料,采用耐压试验对绝缘毯、绝缘套管以及绝缘板进行耐压试验分析:绝缘毯与绝缘套管耐压试验施加电压20 kv,施加耐压时间1 min,起辅助绝缘作用;绝缘板耐压试验施加电压45 kv,施加耐压时间1 min,起主绝缘作用。经过对比分析,绝缘板比绝缘毯与绝缘套管承受的电压值更大。把绝缘毯、绝缘套管、绝缘板分别置于正常环境条件t=25℃、RH=60%和湿态环境条件t=25℃ 、RH=93%下进行交流耐压试验,通过绝缘工器具能承受的交流耐压值的对比分析可知,绝缘板在湿态环境条件下能承受的交流耐压比正常环境条件下高,即绝缘板在湿态工况下依然能保持良好的绝缘性能,安全性能高。因此,现有0.4 kv低压出线带电作业使用工具从材质上分析安全隐患大。

2绝缘挡板设计方案

结合使用需求,对绝缘挡板进行方案设计:本文使用绝缘材料板加工制造电杆绝缘挡板,用高硬度材料制作电杆绝缘挡板的电杆固定装置,电杆绝缘挡板电气性能与机械性能满足10 kv配电线路台变0.4 kv低压出线检修的带电作业项目使用要求,绝缘强度达到主绝缘级别且安装简单、操作灵活方便。绝缘板的选择应从轻量化设计、使用方便、减轻作业强度等方向综合考虑,便于作业人员携带安装;电杆绝缘挡板绝缘要合格,经过交流耐压试验,无击穿、无 发热、无闪络为合格。

2.1固定方式

本文所提出的绝缘挡板的设计构成包括挡板的固定架和板体两个部分,固定架负责将绝缘挡板固定在电杆的配件上,而板体真正起着隔离带电设备的作用。固定架需要环抱固定住电杆并防止滑动,还要承载整块绝缘板的重量并保证其不松动,因此其与电杆的固定至关重要。固定架采用双层π形结构,具体构造如图1所示,其由上下两个类半圆抱箍进行拼接,采用钢条将两个类半圆抱箍焊接平齐,固定时由类半圆抱箍贴合圆柱形电杆后再进行固定。钢条不仅用于焊接类半圆抱箍,还用于固定两侧的绝缘板体。

确定固定架的样式后还需确定固定方式,如图2所示,圆柱体外接设备常用的固定方式有三种,分别是卡扣式、环扣式和夹持式。卡扣式是指固定架贴合电杆柱体后采用绳索固定于固定架类半圆引脚并围绕电杆圆柱体一周后使用一个金属卡扣与另一端引脚的引出绳索连接起来的结构;环扣式是指针对固定架的类半圆抱箍设计一个吻合的拼接环,使用时将两个环对接固定,利用两环的金属性压力固定在圆柱上;夹持式是指利用弹性夹将整个隔板夹在圆柱电杆上。

从成本、稳定性、加工难度、操作简易程度等四个方面对比各固定方案,结果如表2所示。

综合对比表2各项,卡扣式除在稳定性能上略微逊色,其他方面性能都非常优异;综合分析,稳定性又与挂载重量有关,只要合理控制板件重量,满足基本稳定需求,即可保证绝缘挡板的各方面性能优异。因此,本文选择卡扣式固定方案。

2.2板体要求

板体的制作需要结合绝缘隔板的实际使用情况以及安规相关要求,本文从技术要求、外观要求和功能要求三个方面具体阐述板体的制作。具体要求如下:

1)技术要求:板体的设计、制作和使用必须符合10 kv带电作业标准;要有足够的机械强度和抗腐蚀性;绝缘材料的绝缘电阻≥700 MΩ。2)外观要求:板体要保证足够大,能完全遮挡0.4 kv低压出线,但不能太大而致使重量超标,这就在理论上对绝缘挡板尺寸做出了约束。由于板体采用组装方式,可根据需求切换形式,其长宽有固定制式,但厚度应控制在5~ 10mm。3)功能要求:板体要有可收纳、组装功能,且操作简单,能节约工作时长。

3绝缘挡板的制作和使用

3.1绝缘挡板的制作

根据前文方案分析所得的固定架和板件示意图 (图3)进行制作,首先焊接固定架,然后制作卡扣,将扁平型绑带绑接在固定架类半圆结构引脚处,再在绑带端口安装可调节长度的金属卡扣。接着按照图纸尺寸裁剪环氧树脂平板,在平板上打孔制作固定点。使用塑料螺丝将挡板固定在金属横梁,制作出可用于组装拼接的板件,方便在使用时组装拼接,直至得到需要的效果。

3.2绝缘挡板的使用

经过样品制作生产,检测固定件负重合格、板件绝缘耐压合格后,将该工具应用于实践,如图4所示。由于其可组装性,该设计能应对各类作业情况,可以组合加长,遮挡住距离电杆较远的台变电气出线,还可以在隔板上方组装续接一般小板件,实现全空间隔离,大大提高了作业安全性。

4 结束语

本文基于江门0.4 kv低压出线带电检修工作情况,首先分析带电检修安全距离不足的真实情况,并以试验手段分析了现有绝缘方法的安全风险;接着从原理上介绍了所设计的绝缘挡板的固定架方案和板件要求,选择了固定架的固定方式及可组装板件的制作制式;然后根据理论和图纸着手制作组装式绝缘隔板的样品,并将样品应用于实际工作,采集现场工作数据可知,本绝缘挡板组装简单、功能可靠,能对各类情况的0.4 kv低压出线进行全面的电气绝缘隔离。经验证,该工具是一款能对电杆0.4 kv低压出线带电作业提供绝缘隔离的低成本、高实用性绝缘挡板。

[参考文献]

[1]梁积储,李永健,杨文达.低压带电接火绝缘挡板的研制[J].机电信息,2022(9):49-51.

[2]魏梦飒,陆增洁,柴俊,等.基于指纹识别的10kv开关柜许可用智能绝缘挡板设计 [J]. 电力与能源,2021,42(4):409-413.

[3]于泽洋,李阳,李佳蔚,等.放电籍位绝缘子用绝缘挡板的研制[J].农村电气化,2022(11):56-57.

《机电信息》2024年第17期第22篇