应用于安装10 kV跌落式熔断器绝缘挡板的电动操作杆研制

杨真缪 戴申杰 徐琳 卫世泽 巩持恒

摘 要：在10 kV柱上变压器插拔式电缆消缺施工时，需对跌落式熔断器上桩头进行绝缘遮蔽，但是由于部分工作场景不适合绝缘斗臂车施工，登杆作业安全距离受限制，使得绝缘遮蔽的工作流程更加复杂，作业难度加大，从而耗费大量的工作时间。基于上述问题，研制出一种适用于安装10 kV跌落式熔断器绝缘挡板的电动操作杆。该电动操作杆由绝缘挡板、电动连接件及操作杆组成，经过设计、改造及加工，完成了样品的制作；电气试验和机械试验结果表明，该电动操作杆满足带电作业的要求。该电动操作杆在安装绝缘挡板的实际工作中应用效果良好，具有很高的社会效益、经济效益和安全效益。

关键词：配电线路；带电作业；跌落式熔断器；绝缘挡板

中图分类号：TM84    文献标志码：A    文章编号：1671-0797（2024）03-0046-03

DOI：10.19514/j.cnki.cn32-1628/tm.2024.03.012

0    引言

在国家电网浦东供电公司10 kV架空线路上，同杆架设的柱上变压器及跌落式熔断器装置有7 983套。目前，柱上变压器与跌落式熔断器连接插拔式电缆接头位置容易进水，进而容易导致线路跳闸事件发生，因此大面积改造消缺任务有待完成。为保障10 kV架空线路不停电，针对该段插拔式电缆消缺计划采用带电作业方式施工，跌落式熔断器断口宽度约0.3 m，不满足带电作业0.4 m以上的安全施工距离要求[1]，因此需要对跌落式熔断器上桩头进行绝缘遮蔽，保障人员施工时的安全。

我国的带电作业技术经过六十余年的发展，目前已经日臻完善，带电作业技术已经成为保障电网安全、经济、可靠运行和向用户不间断供电的一种行之有效的重要手段[2]。国内外对于带电作业技术的关注重点集中在人员技能培养、作业方法、作业工器具的开发等方面[3]。目前，传统带电作业施工采用绝缘布对有电部位进行包裹[4]，但这种施工方式依赖于绝缘斗臂车，对于现场无法停放施工车辆的地方，往往无法开展带电消缺工作，受现场环境制约的工程占比约1/3，数量约2 700套。为实现10 kV跌落式熔断器下方插拔式电缆部位带电消缺工作全覆盖，克服现场环境制约带电作业开展的问题，本文提出了应用于安装10 kV跌落式熔断器绝缘挡板的电动操作杆研制。带电作业人员登杆施工时，能够通过手持电动操作杆将绝缘挡板卡进熔丝具裙边，一键自动安装绝缘挡板，即使车辆无法到达现场也能带电消缺插拔式电缆段。因此，该装置的研制成功使得插拔式电缆带电消缺施工在效率、覆盖面、安全性等方面都有了非常大的提升，对浦东地区跌落式熔断器下方的电缆段带电消缺工作开展具有突破性意义。

1    设计所需解决的问题

目前带电消缺插拔式电缆，绝缘遮蔽跌落式熔断器上桩头主要有以下两个问题：一是绝缘遮蔽的作业位置选取困难，即受环境制约绝缘斗臂车无法停放于现场，造成作业人员无法靠近跌落式熔断器上桩头从而进行绝缘遮蔽；二是绝缘遮蔽的作业时间长。对带电作业中可能触及的其他带电体及无法满足安全距离的接地体（导线支承件、金属紧固件、横担、拉线等）应采取绝缘遮蔽措施[5]。在带电作业过程中，作业人员对跌落式熔断器上桩头进行绝缘遮蔽时，存在安全距离不足的安全隐患[6]。为防止带电体通过人体与横担、电杆等接地体形成通路，在对跌落式熔断器进行绝缘遮蔽前，必须对可能触及的带电体和接地体进行重复绝缘遮蔽，拆除时也面临同样的问题，须耗费大量的作业时间[7]。针对跌落式熔断器上桩头的作业位置，本文提出了采用电动操作杆安装绝缘挡板，能有效解决绝缘遮蔽位置选取困难及作业时间过长的问题。

2    用于安装绝缘挡板的电动操作杆设计

用于安装绝缘挡板的电动操作杆结构如图1所示，挡板采用分体式设计，挡板下方为连接与固定结构，挡板上方为旋转结构。图1中1为绝缘操作手柄，该操作手柄为全绝缘设计，采用10 kV绝缘操作手柄的通用规格，使用该操作手柄，作业人员可在保证自身作业安全，即满足带电作业安全距离的情况下，进行绝缘挡板的安装。2为操作杆连接件，为电动机构，其按钮连接于操作杆上，用于将绝缘挡板与电动操作杆连接。3为熔丝绝缘挡板，用于绝缘遮蔽跌落式熔断器上桩头熔丝具的裙边。4为手柄加厚件，用另一绝缘操作杆旋转该手柄即可转动夹具上方，使得夹具夹紧裙边。5为挡件夹板，用于固定绝缘挡板在跌落式熔斷器上桩头处，防止其脱落。

操作步骤：操作杆连接件与绝缘挡板连接，将电动绝缘操作杆插入操作杆连接件，并按键启动操作杆连接件旋钮，将操作杆挡件夹板旋松，将夹板旋至最大开幅，卡至跌落式熔断器的熔丝具裙边，旋紧绝缘夹具，并用绝缘杆将绝缘挡板旋至熔丝挡板上，使熔丝挡板将跌落式熔断器熔丝具的裙边卡住。即旋转绝缘挡板的U形槽，使其从俯视或仰视为圆孔，卡紧熔丝具的裙边。取下该绝缘挡板的操作步骤与以上所示相反。

2.1    绝缘操作杆的设计

绝缘操作杆采用通用的10 kV绝缘操作杆尺寸及材料，要求绝缘操作杆表面光滑，无气泡、皱纹或开裂；空心管断口处有堵头，节杆之间连接牢固可靠。有效绝缘长度大于等于2 100 mm，保证作业人员可在满足带电作业安全距离的前提下安装绝缘挡板。

2.2    操作杆连接件的设计

操作杆连接件采用304不锈钢，下方连接操作杆，上方连接绝缘挡板，下方为打孔设计，采用插销形式连接绝缘操作杆。操作杆连接件下方的内径为11.8 mm，外径为24.8 mm，操作杆连接件上方的外径为32 mm，厚度为3 mm，如图1所示。

2.3    熔丝绝缘挡板的设计

熔丝绝缘挡板采用分体式设计，即有上下两层结构，下方为连接与固定结构，即连接并固定操作杆连接件，上方为旋转结构，通过旋转上方可使该熔丝绝缘挡板闭合或打开。熔丝绝缘挡板的母板应有良好的绝缘性能，其形状应能完全隔离带电部位，并且应具备易于加工制造、使用方便、机械性能良好的特点。

在熔丝绝缘挡板上层留出旋转操作手柄，并在下层熔丝绝缘挡板中心打孔以便上下层熔丝挡板连接。熔丝绝缘挡板上下层的材料均选择磨砂PC板，它具有良好的机械性能，厚度为4 mm，挡板外径为400 mm，内径为75 mm，在挡板中心向外留出宽为50 mm的矩形长条，如图1所示。

2.4    手柄加厚件的设计

熔絲绝缘挡板上层安装一个外宽为80 mm、长度为204 mm的矩形手柄，并在距离手柄84 mm处设计一个长度为80 mm、宽度为30 mm的矩形孔，便于绝缘操作杆操作该手柄。在熔丝绝缘挡板下层设计一个内宽为40 mm、外宽为80 mm、长度为110 mm的凹槽，使得熔丝绝缘挡板可以嵌入操作杆连接件部位，从而与电动操作杆连接，如图1所示。手柄加厚件的上下层表面平直、无毛刺，并采用磨砂处理。

2.5    挡件夹板的设计

如图1所示，在熔丝绝缘挡板上设计了挡件夹板（即图1中5），在旋转熔丝绝缘挡板的手柄后，可固定绝缘挡板在跌落式熔断器上桩头处，防止其脱落。

挡件夹板采用月牙形对称设计，表面内径为50 mm，外径为74 mm，在夹板上打孔，穿入螺栓，以固定上下层挡件夹板。挡件夹板上下层表面平直、无毛刺，并采用磨砂处理。

3    样品的制作试验及效果评价

3.1    样品的制作试验

基于2.1～2.5节用于安装绝缘挡板的电动操作杆图纸的设计，利用三维制图软件AutoCAD设计出其样品效果图，如图2所示。根据该样品效果图及元件材料，制作出安装绝缘挡板的电动操作杆样品，如图3所示。

考虑到电力行业中带电作业的危险性及人员作业的安全性，该设备必须通过机械强度和绝缘强度测试，故委托相关的电力工业电气设备质量检验测试机构对本样品进行电气试验和机械试验[8]，并出具样品检测报告。试验结果表明，该样品满足带电作业要求，且总重量仅为1.8 kg，便于作业人员携带使用。

3.2    效果评价

2022年3月至2023年6月，配网带电作业班采用该绝缘操作杆安装跌落式熔断器的绝缘挡板共79次，绝缘遮蔽平均时间占作业总时间的10%，与采用原有绝缘遮蔽方式占作业总时间的35%相比，其速度提高了25个百分点，大大提高了带电作业效率，缩短了带电作业时间，效果突出。从实际的作业过程来看，该绝缘挡板使用方式简单，绝缘遮蔽效率高，能够保证作业人员的人身安全，减少作业时间，并不受作业场景的制约，非常具有推广价值和意义。

4    结论

1）本文提出的用于安装绝缘挡板的电动操作杆，该款装置设计在绝缘杆内嵌入电动式传动装置，实现一键自动安装，方便快捷，提升了带电作业施工效率。

2）带电作业人员登杆施工时，能够通过手持绝缘杆将绝缘挡板卡进熔丝具裙边，一键自动安装绝缘挡板，即使车辆无法到达现场也能带电消缺插拔式电缆段。

3）对于绝缘斗臂车可以到达现场的工程，使用该电动操作杆安装绝缘挡板的效率远高于使用绝缘布进行包裹的施工效率，且避免了带电作业人员直接用手接触有电部位，提高了带电作业人员施工的安全性。

[参考文献]

[1] 史兴华.配电线路带电作业技术与管理[M].北京：中国电力出版社，2010.

[2] 刘振亚.国家电网公司配电网工程典型设计（10 kV架空线路分册）[M].北京：中国电力出版社，2013.

[3] 王辉，章学兵，孙军，等.10 kV配电线路终端杆熔丝具上引线绝缘固定支架的研制[J].电力与能源，2016，37（4）：498-503.

[4] 李华鹏，杨忠，李兴斗，等.基于绝缘平台的综合带电作业新技术研究及应用[J].现代电子技术，2016，39（9）：153-155.

[5] 配电线路带电作业技术导则：GB/T 18857—2002[S].

[6] 肖湘奇，邹德华，曾祥君，等.输电线路带电作业绝缘电动牵引装置的设计[J].电气传动，2016，46（2）：68-71.

[7] 胡毅.配电线路带电作业技术[M].北京：中国电力出版社，2002.

[8] 10 kV架空配电线路带电作业管理规范：Q/GDW 520—2010[S].

收稿日期：2023-10-23

作者简介：杨真缪（1997—），男，上海人，硕士研究生，助理工程师，研究方向：配网线路作业。