配電JP 柜接地裝置的設(shè)計(jì)和實(shí)用化研究

阮詩田 陳慶波 陳新芳 鐘健

摘要：隨著電力線路施工安全事故頻發(fā)，安全形勢嚴(yán)峻的影響，各級電力行業(yè)都投入了大量的人力和物力到安全生產(chǎn)上，體現(xiàn)了以人為本的安全關(guān)懷。在低壓線路停電施工的時(shí)候，我們一直延續(xù)了一種安全措施的處理方式，就是在配電 JP 柜低壓斷路器停電后，必須登桿裝設(shè)接地線，確保在整個(gè)施工工程中不會送電危及低壓線路作業(yè)人員;這種工作方式能有效確保觸電風(fēng)險(xiǎn)，但同時(shí)也增加了低壓臺區(qū)運(yùn)維管理人員的工作量和安全風(fēng)險(xiǎn)。本文提出了一種新的設(shè)備設(shè)計(jì)思路，通過在 JP 柜上組裝接地裝置的設(shè)計(jì)方式，實(shí)現(xiàn) JP 柜就地轉(zhuǎn)檢修接地，達(dá)到保護(hù)檢修人員的目的。這種設(shè)計(jì)可以實(shí)現(xiàn)人員的減負(fù)，操作更為簡便快捷，且體現(xiàn)了運(yùn)維管理的科學(xué)性，可以更好地服務(wù)于配電臺區(qū)的管理。

關(guān)鍵詞：JP 柜;接地裝置;安全;簡便快捷;節(jié)能增效

1.配電 JP 柜低壓出線轉(zhuǎn)檢修模擬測試

針對配電JP柜低壓出線轉(zhuǎn)檢修操作，我們組織了現(xiàn)場測試，測試主要針對配電 JP 柜低壓出線進(jìn)行轉(zhuǎn)檢修的操作時(shí)間進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，一共測試了 5 次，分別編號為#1、#2、#3、#4、#5。本次測評依據(jù)《電業(yè)安全工作規(guī)程》和《云南電網(wǎng)有限責(zé)任公司配電網(wǎng)操作票實(shí)施細(xì)則》進(jìn)行操作模擬測試，并參考?xì)v史測評方法及實(shí)際操作情況，明確測試過程的展示，并且能與云南電網(wǎng)現(xiàn)有規(guī)范導(dǎo)則有較好的匹配。測試內(nèi)容主要是操作的步驟環(huán)節(jié)分解和操作時(shí)間的測定。實(shí)測使用經(jīng)過檢驗(yàn)的秒表，測試結(jié)果現(xiàn)場認(rèn)定。經(jīng)過5次由不同人的測試，我們得出測試結(jié)果的平均值是39分48秒，而且根據(jù)測試現(xiàn)場的實(shí)際情景展示，我們對測試過程進(jìn)行了步驟分解，由測試結(jié)果看出：在進(jìn)行配電JP 柜低壓側(cè)轉(zhuǎn)檢修操作中，耗費(fèi)時(shí)間過多，且人員轉(zhuǎn)移、登桿及接地線的工作較為繁瑣，這種工作方式在現(xiàn)場觀察中被認(rèn)為是復(fù)雜、刻板，缺乏創(chuàng)新性。人員在登桿過程中，暴露了墜落和觸電的風(fēng)險(xiǎn)，加上人員對工具 的使用，應(yīng)該說較大地考驗(yàn)了人員的身體素質(zhì)和技術(shù)素養(yǎng)，這種落后的工作方式已經(jīng)難以適應(yīng)現(xiàn)代化生產(chǎn)的要求。

2.配電 JP 柜接地裝置的設(shè)計(jì)思路

基于JP柜的設(shè)計(jì)及設(shè)備性能，登桿裝設(shè)接地線是合理且必須的關(guān)鍵安全環(huán)節(jié)，是否可以考慮，在確保實(shí)現(xiàn)安全效果的前提下，我們對設(shè)備進(jìn)行合理的完善。首先對配電 JP 柜低壓出線轉(zhuǎn)檢修操作實(shí)現(xiàn)的安全效果進(jìn)行分析。

通過裝設(shè)接地線的方式實(shí)現(xiàn)了JP柜出線側(cè)低壓A、B、C、N 四相短路接地，這樣即便突然來電，電流也會于JP 柜處就地引入大地迫使其短路引起高壓熔絲熔斷，達(dá)到保護(hù)檢修人員的目的。

關(guān)于通過短路接地線實(shí)現(xiàn)保護(hù)檢修人員的設(shè)計(jì)， 我們可以參考 10kV 中壓開關(guān)柜設(shè)備設(shè)計(jì)的更迭歷史。我國中壓開關(guān)柜從仿制蘇聯(lián)產(chǎn)品開始，逐步走上可自主開發(fā)的漫長歷程。最初使用的 GG-1A 系列的固定敞開頂開關(guān)柜，這種開關(guān)柜結(jié)構(gòu)簡單，防誤性能差，停電線路進(jìn)行轉(zhuǎn)檢修操作時(shí)必須打開柜門裝設(shè)接地線，這種工作方法與我們現(xiàn)在在JP 柜后段線路裝設(shè)接地線的工作方式是相同的。

但中壓開關(guān)柜發(fā)展到現(xiàn)在的鎧裝固定柜和手車柜產(chǎn)品都比較成熟，除了較為可靠的封閉保護(hù)外殼以外， 在開關(guān)柜內(nèi)都設(shè)置了檢修時(shí)將回路短路接地的機(jī)械接地開關(guān)裝置，這樣在設(shè)備檢修時(shí)，在可能來電的各側(cè)形成明顯的接地點(diǎn)，保護(hù)工作人員免除突然來電的傷害;這種方式除了接地可靠外，操作方便、實(shí)用安全的特點(diǎn)使得運(yùn)維人員脫離了裝設(shè)接地線的落后模式。

3.配電 JP 柜接地裝置的設(shè)計(jì)方案

隨著電網(wǎng)改造的深入，大量的JP柜被應(yīng)用于農(nóng)村電力線路及各配電臺區(qū)中，JP柜設(shè)備更新?lián)Q代加快， 其主要發(fā)展變化體現(xiàn)在兩個(gè)方面，一個(gè)是單一功能逐步向綜合性能轉(zhuǎn)化，以前只起到分配電力供應(yīng)的作用， 現(xiàn)在已經(jīng)集合了電能分配、計(jì)量、保護(hù)、控制、無功補(bǔ)償、信息傳輸?shù)裙δ苡谝惑w。另外一個(gè)變化是體積越來越大，隨著組合的功能多，JP 柜的柜體由以前的單艙室空間已經(jīng)衍變?yōu)樗呐撌也贾茫謩e對應(yīng)進(jìn)線室、 無功補(bǔ)償室、計(jì)量室和出線室，我們對出線室進(jìn)行測量，發(fā)現(xiàn)其空間有了可以進(jìn)行接地裝置布置安裝的可能，所以我們在電氣原理上設(shè)計(jì)了配電 JP 柜低壓出線組合接地裝置的原理圖，如上圖2所示：

通過圖紙我們可以看到，只要把接地裝置安裝到配電 JP 柜的低壓出線斷路器下方，實(shí)現(xiàn)在轉(zhuǎn)檢修時(shí)通過操作機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)其四相閉合接地的功能，這樣依然可以達(dá)到保護(hù)檢修人員的目的。這種方法等于在配電 JP 柜原有設(shè)備上增加了出線接地的功能，是對其技術(shù)能力的一大填補(bǔ)，結(jié)合著中壓開關(guān)柜的發(fā)展經(jīng)驗(yàn)，我們認(rèn)為這種設(shè)備的技術(shù)改造極有發(fā)展前景。

在具體的設(shè)計(jì)方面，我們根據(jù)現(xiàn)有JP柜典型設(shè)計(jì)進(jìn)行方案布置，但不排除有的JP柜設(shè)備出線柜布置比較緊湊，難以滿足組合接地裝置的要求，如果在JP 柜技術(shù)規(guī)范逐步明確了對出線接地裝置的需求后，那么廠家對 JP 柜出線柜進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整以滿足要求是有必要的，且也可以在專利授權(quán)的前提下，選擇合適的接地裝置型式。根據(jù)實(shí)物布置圖，我們進(jìn)行了JP柜接地裝置分析及設(shè)計(jì)，主要是利用其出線柜的寬闊空間，把接地刀閘組合進(jìn)去，方案步驟如下（見圖3）：1）首先在低壓斷路器出線端子上焊接帶彈性的咬口式靜觸頭;2） 低壓斷路器一般有三相出線端子，根據(jù) TN-S 接線方式設(shè)備外殼和工作接地分開的要求，需要再增加一相零線端子，端子連接零線母線排，端子下面使用絕緣材料支座以便和設(shè)備外殼絕緣;3）接地裝置采用轉(zhuǎn)動型 刀閘的樣式，通過連桿及支座的裝配實(shí)現(xiàn)可以轉(zhuǎn)動四相刀閘與接地靜觸頭閉合;4）閉合后由于連桿已經(jīng)用 軟銅線與接地小母線排連接，所以低壓斷路器三相負(fù)荷端子和零線端子立即實(shí)現(xiàn)短路接地，達(dá)到保護(hù)工作人員的效果。在完成接地裝置的組裝工作以后，我們也可以在 柜體內(nèi)增加一些防誤閉鎖的設(shè)計(jì);比如，可以在刀閘拉開后用掛鎖將操作手柄鎖住;比如，可以用一塊卡位聯(lián)片在斷路器分開時(shí)將分位固定，這些防誤裝置將大大地完善其功能的實(shí)用性。

4. 配電 JP 柜接地裝置的設(shè)計(jì)效果分析

根據(jù)配電 JP 柜的設(shè)計(jì)功能效果，我們對JP 柜低壓出線側(cè)轉(zhuǎn)檢修工作進(jìn)行動作分解，現(xiàn)在可以排除那些登桿、裝設(shè)接地線等繁瑣的工作，我們現(xiàn)在的操作動作可以用三個(gè)步驟就可以實(shí)現(xiàn)：1）拉開低壓側(cè)斷路器; 2）就地驗(yàn)電;3）合上接地刀閘;而且三個(gè)步驟全部可以在 JP 柜操作位置上實(shí)現(xiàn)。

4.1 操作時(shí)間效果 我們按照操作流程對比原操作測試再次進(jìn)行了 5 組配電JP 柜低壓出線進(jìn)行轉(zhuǎn)檢修的測試。

4.2 對比測試結(jié)果我們可以發(fā)現(xiàn)，只要把上下電桿、接地線方面的繁瑣動作排除出去，留下在 JP 柜操作位置就可以實(shí)現(xiàn)的操作流程，用操作接地裝置來實(shí)現(xiàn)原先裝設(shè)接地線的保護(hù)效果，只需要平均6分29秒的操作時(shí)間，節(jié)省了33分20秒;如果考慮到恢復(fù)送電時(shí)候還要拆除接地的操作，我們每進(jìn)行一次配變低壓停電檢修工作，采用了新的接地裝置后，大約可以節(jié)約一個(gè)小時(shí)的停復(fù)電時(shí)間。

4.3接地電阻效果，以往我們在裝設(shè)接地線時(shí)，接地電阻其實(shí)并不可靠，一個(gè)要依賴于當(dāng)?shù)氐耐寥离娮杪剩?同時(shí)受到螺絲緊固、接地棒埋深的影響，接地電阻值并不樂觀，如果不做專門的處理，那么接地電阻值大約只有 20-30Ω，這樣當(dāng)有突然來電時(shí)，接地線的泄流效果并不理想，而我們知道，人體能承受的電流非常小，當(dāng)有 30mA 的電流流過時(shí)就有生命危險(xiǎn)。但是采用了配電 JP 柜組合接地裝置的方式，其可以利用 JP 柜外殼接地系統(tǒng)，基本可以保證接地電阻在10Ω以下，而且，JP 柜的接地電阻是可以提前測量并整改提升的，不像野外裝設(shè)接地線時(shí)，只能依賴于接地棒埋深，棒線連接的緊固力的調(diào)整，實(shí)際上對于接地電阻的確保已經(jīng)處于失控狀態(tài)。

4.4風(fēng)險(xiǎn)的降低效果 高處墜落是電力行業(yè)頻次最高的電力事故之一，平均每年高墜死亡人數(shù)都在 15 人左右，輕傷事故則難以統(tǒng)計(jì);如果不需要進(jìn)行登桿作業(yè)，對于高墜風(fēng)險(xiǎn)的降低效果是不言而喻的。而且登桿后人體暴露在中低壓電桿、導(dǎo)線的直接威脅下，在驗(yàn)電、穿越導(dǎo)線的過程中，一旦出現(xiàn)了難以管控的因素，風(fēng)險(xiǎn)值立即急劇增加。我們回顧今年昭通的安全事故，就是在低壓停電登桿裝設(shè)接地線時(shí)， 與高壓導(dǎo)線距離不足造成的人身觸電傷亡事故。經(jīng)過國家統(tǒng)計(jì)，低壓觸電的事故多于高壓觸電，而農(nóng)村觸電事故又多于城鎮(zhèn)觸電事故。通過配電 JP 柜出線接地裝置的完善，對于高墜和觸電的風(fēng)險(xiǎn)的控制， 將隨著時(shí)間的推移顯示出更強(qiáng)大的意義。

4.5其他效果 從上圖可以看到，配電JP柜已經(jīng)具備了可以用兩個(gè)斷路器來控制兩回出線的功能（100kVA 及以上型號），從原理上來說，如果確定了檢修范圍只涉及一回出線則可以繼續(xù)維持另一回的供電狀態(tài)，減少停電范圍。但實(shí)際操作中，由于登桿裝設(shè)接地線臨近帶電回路的影響，我們往往要陪停非檢修回路以完成操作。但是采用新設(shè)計(jì)方案后，可以精確地做好需檢修哪一回就操作哪一回。其次，如果裝設(shè)接地線的電桿低壓電線回路較多， 那么需要裝設(shè)的接地線也要隨之增加，不僅實(shí)際延長，而且供電所運(yùn)維人員的勞動強(qiáng)度將成倍增加，不利于供電所精兵簡政工作的推進(jìn)。

總結(jié)

基于精益化管理的思路，配電 JP 柜低壓側(cè)轉(zhuǎn)檢修時(shí)登桿裝設(shè)接地線的工作方式已經(jīng)無法跟上現(xiàn)代生產(chǎn)的需要，且安全風(fēng)險(xiǎn)在作業(yè)過程中暴露較為突出，所以我們要改變思路，將接地裝置組合到 JP 柜內(nèi)，實(shí)現(xiàn)就地操作。實(shí)地測試證明，這種方式安全可靠，操作簡便，能效高，對于提高供電可靠性也有較好的提升效果，符合目前精益化生產(chǎn)的要求;而且，這種設(shè)計(jì)思路在一定程度上填補(bǔ)了 JP 柜設(shè)計(jì)的技術(shù)空白，在配網(wǎng)管理中將是一項(xiàng)革新性的進(jìn)步，其有著極其深遠(yuǎn)的意義。