500 kV變電站檢修作業(yè)接地問題及應(yīng)對措施探討

彭永祥 嚴玲玲 馬成華

(國網(wǎng)湖北省電力有限公司檢修公司宜昌運維分部，湖北 宜昌 443000)

1 概述

為了保障變電站安全穩(wěn)定運行，變電部門通常要定期開展“事前檢修”。在變電站停電檢修過程中，若線路突然帶電，將嚴重威脅檢修作業(yè)人員的人身安全，掛接地線是變電檢修中保護人身安全的必要措施之一。

懸掛和拆除接地線是500 kV特高壓變電站作業(yè)中常規(guī)的工作內(nèi)容。然而，500 kV變電設(shè)備由于電壓等級高、安全距離大，所以普遍外形尺寸大、安裝位置高。例如，變電設(shè)備引流線掛接地位置高達10 m以上，再加上接地線自重較大，這就給接地工作帶來很大不便，現(xiàn)場靠人工手持絕緣操作桿接地的方式很難完成接地任務(wù)，存在效率低、危險性大等問題。為解決500 kV變電站接地過程存在的問題，研制一種方便快捷可靠的新型接地線高空裝拆裝置是日常檢修作業(yè)中的迫切需求。

2 500 kV變電站接地要求及存在的問題分析

2.1 接地要求

變電站掛接地線的主要作用是在檢修變電設(shè)備時，避免設(shè)備突然帶電或附近帶電體感應(yīng)電對作業(yè)人員的傷害，還可以泄放設(shè)備剩余電荷，因此，接地線是一種保護作業(yè)人員人身安全的必備工具，掛接和拆除接地線也是變電檢修中經(jīng)常要開展的工作。

《國網(wǎng)公司電力安全工作規(guī)程》中明確指出：“接地線應(yīng)用多股軟裸銅線，其截面應(yīng)符合短路電流的要求，但不得小于25 mm2”。

安裝接地線必須嚴格按照先接地端、后導線端(高壓側(cè))的順序執(zhí)行，拆除時順序相反。裝拆過程最低需要兩人，一人負責操作、另一人負責監(jiān)護。接地線需固定牢靠，宜采用線夾等方式固定，嚴禁纏繞在導線上，可能引起局部發(fā)熱。

2.2 存在的問題分析

500 kV變電設(shè)備由于電壓等級高、安全距離大，所以普遍外形尺寸大、安裝位置高。例如，互感器引流線掛接地位置高達10 m以上，如圖1所示，再加上接地線自重較大，這就給接地工作帶來很大不便，現(xiàn)場人工手持絕緣操作桿接地的方式很難完成接地任務(wù)，效率低、危險性大。

目前，500 kV變電站停電裝拆接地線主要采用絕緣斗臂車、可升降機械檢修平臺等將工作人員送至預(yù)定高度進行操作，地面需要安排輔助操作人員及監(jiān)護人員。采用絕緣斗臂車或檢修升降平臺的方式機械損耗大、成本高、時間長，且存在高處墜落及感應(yīng)觸電的風險。由于變電設(shè)備結(jié)構(gòu)緊湊，操作大型機械存在諸多不便，稍有疏忽極易引起誤碰帶電間隔的惡性違章事件。此外，雖然檢修線路處于停電狀態(tài)，但是，開路的線路相當于一個較大的充電電容，存在自放電的可能，存在觸電風險。

3 基于繩驅(qū)動的接地線高空掛接裝置設(shè)計

3.1 繩驅(qū)動原理

繩驅(qū)動本質(zhì)上來講是基于撓性傳動原理的，主要通過柔性的絕緣繩或鋼絲繩傳動，繩與輪之間靜摩擦力產(chǎn)生主動輪與從動輪之間的力矩，通過非接觸段將繩上的張力差傳遞到從動輪。這種力傳導方式可以有效避免間隙、摩擦等非線性因素影響?？傮w來說，繩驅(qū)動裝置具有優(yōu)勢(如表1所示)。

表1 繩驅(qū)動優(yōu)勢

從表1可以看出，基于繩驅(qū)動裝置無論在傳動效率還是在集成化設(shè)計、后期維護方面都具有天然優(yōu)勢，基于此原理設(shè)計開發(fā)變電站接地線裝拆裝置是切實可行的，可以提高變電站檢修作業(yè)效率、降低工作勞動強度。

3.2 結(jié)構(gòu)設(shè)計

繩驅(qū)動裝置主要由支架及移動機構(gòu)、多節(jié)伸縮桿和驅(qū)動結(jié)構(gòu)三個部分組成。

支架固定在伸縮桿的底盤上，可根據(jù)需要調(diào)整為折疊式，方便收納，支架底部連接有萬向腳輪，可鎖緊，伸縮桿底盤周向布置3對支架(見圖2)。

多節(jié)伸縮桿由一節(jié)固定低筒和多節(jié)伸縮筒組成，每一節(jié)伸縮筒底盤都設(shè)有滑輪，頂部開有方槽，方槽內(nèi)對稱布置兩個滑輪，最頂部的伸縮筒頂端設(shè)有夾具，末端采用省力扳手，工作時可將接地線夾緊在頂端，固定在伸縮筒上。伸縮桿采用高強度絕緣材料制作，以提高裝置的強度及耐用性。驅(qū)動部分采用鋼絲繩作為驅(qū)動部件，由一個帶棘輪的繞線裝置卷繞，棘輪機構(gòu)能起到自鎖和省力的作用(見圖3)。

第一節(jié)鋼絲繩穿過第一伸縮筒的頂端滑輪以及第二伸縮筒底盤滑輪，末端固定在第一伸縮筒的另一側(cè)，第二節(jié)鋼絲繩的一端固定在第一伸縮筒的頂部，穿過第三伸縮筒頂部滑輪及底盤滑輪，末端固定在第二伸縮筒頂部另一側(cè)，如此重復(見圖4)。

3.3 接地線截面面積設(shè)計

接地線截面面積通常通過接地線融化電流來換算，其數(shù)學模型可用I.E.Ondendonks(奧迪道克)公式表征：

(1)

其中，Im為接地線融合電流，A；A為接地線截面，圓密耳；t為承受電流的時間，s；Tm為金屬融化溫度，℃；Ta為環(huán)境溫度，℃。

通常使用銅質(zhì)材料作為接地線，則Tm=1 083 ℃，環(huán)境溫度Ta取40 ℃，接地線截面面積S=1 973/A，降值因子取1.08，代入式(1)中可得：

(2)

式(2)中I為短路電流，接地線承受短路電流的時間取0.1 s，則有：

S=1.204I×10-3

(3)

500 kV變電站設(shè)備短路電流若取I=30 kA，代入式(3)中得S=35 mm2，符合電力安全工作規(guī)程中規(guī)定的不小于25 mm2的要求,且符合工作實際經(jīng)驗。故本裝置接地線擬選用35 mm2截面面積的銅質(zhì)導線。

3.4 工作方式

驅(qū)動部分固定在第一伸縮筒上，工作時人工驅(qū)動搖柄，此時鋼絲繩收緊，第二伸縮筒上升，第二伸縮筒上升帶動第三伸縮筒上升，借而使得整體上升，當?shù)竭_指定位置時，棘輪結(jié)構(gòu)鎖死，不會因桿件及接地線自重而收縮。

4 結(jié)語

針對500 kV變電站檢修作業(yè)掛拆接地線存在掛點高、勞動強度大、效率低等問題，文章設(shè)計了一種基于繩驅(qū)動的500kV變電站接地線高空裝拆裝置，其主要由萬向運動底座、防傾覆三腳支撐架、自動掛接機構(gòu)、繩驅(qū)動機構(gòu)、多節(jié)伸縮機構(gòu)等部分組成。該裝置具備結(jié)構(gòu)輕便、操作簡單、無需額外動力、方便存儲攜帶等特點，具有較好的應(yīng)用前景。