一种新型10 kV配电线路地电位带电作业绝缘隔离工具

孙占功，林冬晧，王辉云，朱国军

（国网山东省电力公司济南供电公司，济南250012）

一种新型10 kV配电线路地电位带电作业绝缘隔离工具

孙占功，林冬晧，王辉云，朱国军

（国网山东省电力公司济南供电公司，济南250012）

配电网带电作业是提高供电质量的重要手段。为解决传统地电位带电作业法绝缘隔离方式复杂、耗时长的问题，快速、有效地对带电导线进行防护，研制出一种新型的绝缘隔离工具。该工具采用双体U形设计，实践证明该工具具有绝缘效果好、操作灵活快捷等优点，可缩短隔离时间，减轻劳动强度，大幅提高地电位带电作业效率，具有推广使用价值。

带电作业；地电位作业；绝缘隔离工具

0 引言

随着经济的快速发展，电力用户对供电可靠性、供电服务品质的要求不断提高，配电网带电作业作为保证电网安全可靠运行、实现连续不间断供电、提升供电服务品质的重要手段，已成为配网计划检修、故障抢修、设备更换、业扩工程等工作的首选方式。

配电网带电作业是指在不停电的情况下，对配电线路及设备进行检修、安装、调试的作业方式。受地形及作业环境限制，在道路狭窄、作业空间不足时，作业人员需采用登杆的地电位作业法进行作业。开展地电位作业时，作业人员使用绝缘工具接触和操作高压带电体进行作业，人体与大地保持同一电位，须进行有效绝缘隔离保证作业人员避免触电伤害。

1 传统绝缘隔离方式

在作业空间狭小、中间相导线与两侧边相导线作业安全距离不足的作业环境中，利用传统地电位作业法绝缘隔离工具如绝缘遮布和导线遮蔽罩重量大，操作笨重耗时长，增加作业人员的劳动强度，耗费大量的人力和物力，影响配电线路地电位作业的高效开展。严重时会造成无法有效隔离，导致带电作业变更为停电作业，对电网的可靠运行及供电稳定性造成严重影响，降低电网的经济效益。

通过对济南地区2014—2015年地电位作业法中间相导线与两侧边相导线绝缘隔离措施施工复杂的117项记录进行全面分析，发现平均用时为0.38 h，占平均作业总时间的25.3%；此外，无法有效进行绝缘隔离导致变更为停电作业的记录为31项。可见，如何快速、有效地完成绝缘隔离工作，是开展地电位作业迫切需要研究和解决的问题。

2 新型绝缘隔离工具

10 kV配电线路地电位带电作业绝缘隔离工具应满足相关规范［1-2］的要求：绝缘隔离工具质量要轻，降低导线的承载力和地电位作业人员的劳动强度；10 kV配电线路种类较多，绝缘隔离工具应能满足不同导线尺寸的要求；室外工作条件差，绝缘隔离工具应满足在风力5级、温度-5～35℃条件下仍能正常使用且不发生明显摆动和变形；工具应在1 min的45 kV工频耐压试验中无击穿、闪络、过热现象。

2.1 理论计算

地电位作业法中，人体通过绝缘工器具进行作业，绝缘工器具为相与地之间的主绝缘［3-4］，其位置示意图及等值电路如图1所示。

图1 地电位作业法主绝缘示意

作业时，杆上作业人员与带电体间的电流关系为：大地（杆塔）→作业人员→绝缘工器具→带电体，这时流过人体的电流有两条回路：电容电流回路Ic和泄漏电流回路IR。由于人体电阻比绝缘工器具电阻和人体与导线间的容抗小得多，人体电阻可以忽略不计，流过人体的电流为Ic和IR之和，即I=Ic+IR。

绝缘工器具使用的环氧树脂类绝缘材料电阻率很高，其绝缘电阻可达1012以上，计算得泄流电流IR为

电容电流Ic为

式中：Uph为相电压；C为人体与带电导线间电容，约为2.2～4.4×10-12F；XC为人体电容电抗，。

可见，通过人体的电流都是微安级，远远小于人体电流感知值1 mA，主绝缘可以保证作业人员的安全。但是杆上作业人员伸展身体各部位有可能同时触及不同电位的设备，或者造成不同电位设备的接触，这时需要设置绝缘隔离措施起辅助绝缘作用，其等值电路如图2所示。

图2 地电位作业法辅助绝缘示意

图2中，当相与相之间接触时U为线电压，当相与地之间接触时U为相电压，以相与相之间接触为例进行验证，短路接触电流I为

式中：R为环氧树脂电阻。

可见，采用环氧树脂为绝缘隔离措施时，短路接触电流远远小于1 mA，满足安全要求。

2.2 工具结构优化

绝缘隔离工具目前有绝缘遮布、单体U形绝缘隔离板2种结构形式。

绝缘遮布：操作复杂；容易产生破损；对现场作业环境要求高，没有绝缘平台或作业空间狭小时无法有效隔离。

单体U形绝缘隔离板：作业时采用绝缘杆将绝缘隔离板安装于导线上，操作方便，结构简单；能有效进行隔离；对导线种类的适应性差；在导线上易滑动，稳定性差。单体U形绝缘隔离板三视图如图3所示。

图3 单体U形方案三视图

考虑到以上2种结构形式的缺点，创新研发新型结构形式：双体U形绝缘隔离板。由于采用内侧U形卡槽，工具与导线接触良好，对导线种类的适应性好，稳定性强。此外，作业时易于悬挂，操作方便，能有效进行隔离。双体U形绝缘隔离板三视图如图4所示。

图4 双体U形方案三视图

通过对结构方案的安全性和实用性分析，结合在线路上的模拟实验，选择易于操作、稳定性好、适应性强的双体U形绝缘隔离板作为工具的结构形式。

2.3 工具材料选择

对常用的绝缘材料进行分析，发现有3种类型的绝缘材料适合制作绝缘隔离工具。

1）5 mm厚绝缘硅橡胶板。将宽230 mm长1 000 mm的绝缘硅橡胶板在模拟风室中进行5级风力试验（有轻微摆动，试验合格）；将材料进行-5～35℃温度试验，低温时材料变硬、形状不稳定（试验不合格）；按照相关技术标准［5］将材料置于电极间距300 mm的高电压环境中进行1 min 45 kV工频耐压试验，没有击穿、闪络现象（试验合格）；该材料加工工艺要求高。

2）5mm厚环氧树脂板。将宽230mm、长1 000mm的环氧树脂板在模拟风室中进行5级风力试验（摆动幅度小，试验合格）；将材料进行-5～35℃温度试验时形状稳定（试验合格）；按照相关技术标准将材料置于电极间距300 mm的高电压环境中进行1 min 45 kV工频耐压试验，没有击穿、闪络现象（试验合格）；材料加工工艺易实现；材料轻便。

3）10 mm厚环氧树脂板。将宽230mm、长1 000 mm的环氧树脂板在模拟风室中进行5级风力试验（摆动幅度小，试验合格）；将材料进行-5～35℃温度试验时形状稳定（试验合格）；将材料置于电极间距300 mm的高电压环境中进行1 min 45 kV工频耐压试验，没有击穿、闪络现象（试验合格）；该材料过重，不利于降低劳动强度。

对比3种材料，5 mm厚的环氧树脂板加工工艺要求低，电气和物理试验合格，重量较轻，符合绝缘隔离材料的要求。

2.4 工具制作工艺

目前绝缘隔离工具有分体粘接和一体成型2种制作工艺，对其经济性和实用性进行分析。一体成型工艺需特种设施，操作难度大，制作成本高，经济性差，且损伤后难以维修，需整体更换；而分体粘接工艺制造要求低，可独立完成，经济性好，单独个体损伤可独立更换。选择分体粘接方式。

2.5 工具外观尺寸

目前配网广泛使用240／30型导线，选定适用于该型号导线的绝缘隔离板为测量对象，使用游标卡尺测量，数据如图5所示。

图5 绝缘隔离工具三视图

双体U形绝缘隔离工具实物图如图6所示。可见，采用的内外双U形隔离板的设计，使外侧U形隔离板起隔离保护作用，内侧U形卡起固定作用，既使绝缘隔离工具拥有良好的隔离效果，也保证了其稳定性和适应性。

2.6 操作步骤

新型绝缘隔离工具使用时，作业人员将绝缘操作杆挂钩固定在外U形隔板的卡扣内，将新型绝缘工具挑起，使内侧U形卡槽贴合于导线上，之后将绝缘操作杆撤出即可。操作如图7所示。

图6 绝缘隔离工具实物

图7 绝缘隔离工具操作说明

3 新型绝缘隔离工具应用效果

在济南地区某线路上进行了隔离两条边相导线进行中相线更换瓷瓶带电作业的实际应用。使用时通过绝缘操作杆可快速、有效地将绝缘隔离板悬挂到两侧边相导线上进行绝缘隔离，整个过程省时省力，提高了工作效率，减轻了工作强度。

新型绝缘隔离工具自投入应用以来，保证不停电电量484 615 kWh，减少配网检修停电时户数20 000时·户，减少了电力用户的损失，提高了供电服务质量，产生了良好的经济和社会效益。

4 结语

新型10 kV配电线路地电位带电作业绝缘隔离工具重量轻，制作简单，操作方便，隔离效果良好。绝缘隔离板的内U形卡槽设计和绝缘操作杆挂钩卡扣是工具设计的特色，提高了地电位带电作业的安全性和工作效率，具有很好的推广应用价值。

［1］GB／T 18037—2008带电作业工具基本技术要求与设计导则［S］.

［2］DL／T 858—2004架空配电线路带电安装及作业工具设备［S］.

［3］宋伟.配电线路带电作业［M］.北京：中国电力出版社，2010.

［4］郭海云，陈德俊.配电线路带电作业知识读本［M］.北京：中国电力出版社，2013.

［5］DL／T 878—2004带电作业用绝缘工具试验导则［S］.

孙占功（1983），工程师，从事带电作业安全生产管理工作；

林冬晧（1971），从事带电作业安全生产、创新创效等管理工作；

王辉云（1988），从事带电作业现场作业工作；

朱国军（1970），高级技师，从事带电作业生产现场工作。

A New Kind of Insulating Tool for 10 kV Distribution Line Ground Potential Live Working

SUN Zhangong，LIN Donghao，WANG Huiyun，ZHU Guojun
（State Grid Jinan Power Supply Company，Jinan 250012，China）

The distribution line live working is an important means to improve the reliability of power supply.The traditional insulating method for ground potential live working is complicated and time-consuming.In order to insulate live wire quickly and effectively in the process of live working，a new kind of insulating tool for 10 kV distribution line is developed.The tool is designed by double U shape.Practices show that the tool has advantages of being effective and flexible.It can not only shorten the time of insulation and reduce labor intensity，but also improve the efficiency of live working.In short，the tool has high practical value.

live working；ground potential working；insulating tool

TM862

B

1007－9904（2016）11－0047－04

2016-05-16