变电所携带型高压接地线改造设计研究

魏亚瑟　吕备　袁静

摘 要：近年来，伴随电网规模的扩大和变电站数量的增加，运维人员的日常倒闸操作量也随之增加，装拆接地线作为一种确保安全的技术措施，操作效率不高会影响供电可靠性，操作过程中若操作不当，不仅可能会对操作者造成伤害，而且会给后续工作留下安全隐患，继而危及人身、设备和电网安全。因此，如何提高装拆接地线的操作效率、装拆质量和保障人员安全具有极为重要的意义。

关键词：倒闸操作 供电可靠性 操作效率 安全隐患

中图分类号：TM72 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2015）09（a）-0058-02

装设接地线是变电人员在日常工作中最为重要的一环，如何提高接地线安装可靠率与操作时间效率，提高接地线的导电性能和操作杆的绝缘性能，并且大幅度减少其重量是接地线的发展方向。

变电人员通过接地线的改造在操作时提高操作效率，提高接地线挂设可靠率，降低安全风险，具有良好的应用价值和推广价值。

平口螺旋式接地线由绝缘操作杆、导线夹、短路线、接地线、接地端子、汇流夹、接地夹等组成。变电工作人员在安装时需要先连接接地端，后连接接电夹，在连接到检修设备上时需将接地软铜线分相上双眼铜鼻子固定在接地棒上的接电夹（接电夹有固定式和活动式）相应位置上，将接地线合相上的单眼铜鼻子固定在接地夹或地针上，构成一套完整的接地线[1]。

在变电站日常操作维护中，该公司目前采用的10 kV接地线包括脱卸式和平口螺旋式两种，在运维人员日常操作过程中，这两种接地线在安全性和操作效率方面都存在一定的缺点。

平口螺旋式接地线存在缺点主要有以下两点：

（1）在利用平口螺旋式接地线进行操作时，短路线是与导线端线夹相连，在对一些垂直于地面的铜排进行装设操作时具有一定的操作难度。由于接地线较重且缺少相应的受力支点，运维人员有时必须将短路线托起以抵消部分重力影响，才能利用绝缘操作杆高质量完成装设操作。

此番做法存在安全隐患：在对设备验电、放电后装设接地线时，短路线应视为带电导体，安规中明确规定：在装、拆接地线时禁止用手碰触接地线导线[2]。

在垂直地面的铜排装设平口螺旋式接地线时，由于重力影响运维人员无法以安全规范的姿势将接地线水平挂在铜排上，运维人员有时必须佩戴绝缘手套，将部分短路线托起，以抵消部分重力影响，才能操作到位。

（2）在该公司管辖的部分35 kV变电站中，仍存在GG1A型开关柜，平口螺旋式接地线在此类型开关柜中也存在“水土不服”。因线夹不可调节角度且固定在绝缘操作杆上，而且绝缘操作杆长度过长，由于开关柜的结构原因，对绝缘操作杆形成阻碍，从而使其中一相或两相接地线夹与铜排接触面积不足，导致接地线无法可靠装设，并且存在脱落隐患。

脱卸式接地线就是将平口螺旋式接地线的三相绝缘棒用一根绝缘操作棒来代替，这样设计可以节约材料。变电工作人员在操作时需要将绝缘操作杆与导线线夹侧一相绝缘操作杆紧固头可靠连接并装设在检修设备的铜排上，然后将二者脱卸下来，如此反复，完成连续三相的接地线挂设操作。

脱卸式接地线的结构特点虽然克服了操作杆长度过长而导致的开关柜结构阻碍，与铜排也接触较好。

但是脱卸式接地线也同样存在很多不足，主要有三点：（1）一般是多副接地线共用一根绝缘操作杆，操作杆内凹槽与线夹连接处，由于长年累月的连接和脱离操作，操作杆凹槽磨损变大，导致无法与线夹连接处连接不顺畅。（2）对脱卸式接地线进行拆除工作时，运维人员需逐相进行操作，当其中一相接地线拆除后，另两相底线尚未拆除时，需要将已拆除底线线夹与操作杆进行分离，运维人员必须进行手工脱离线夹。现在是在佩戴绝缘手套后，将线夹拉出操作杆。这种做法存在一个安全隐患：还未完成另两相的接地线拆除，已拆除的接地线线夹与导线仍被视为带电体，如果此时合闸误送电，会对运维人员造成危险。（3）对GG1A式开关柜，在10 kV出线的开关母线侧装设脱卸式接地线后，上柜门可以关闭，在关闭后接地线无法反映在工作人员与操作人员的视线内。工作结束后，操作人员有几率忽略视线外的接地线，从而漏拆接地线，有可能造成带接地线送电的重大恶性安全事故。

所谓接地端，就是将接地线与地紧紧相连的一个固定点，变电工作人员在安装时需要先连接接地端，后连接接电夹，在装设接地端时，需要将短路线固定端从接地点孔中穿出，然后利用紧固环将短路线固定端与接地端紧紧相连，最后将锁具在上锁孔中上锁。

传统接地线的接地端存在很多不足：

一是该公司采用的传统接地线的接地端与导线通过螺丝相连，经常会发生螺丝生锈滑动造成与接地端接触面积不够从而增加了安全隐患，甚至造成与导线脱离，失去保安效果。

二是传统接地线的接地端长度过短，在利用临时接地端线夹固定时容易变形弯曲，使得接触面积无法满足规定要求，增加了安全隐患。

三是传统接地端锁孔大小固定，而且材质较差。锁孔太小会导致无法上锁，材质较差则会使得导线固定端锁孔损坏，使锁具不能正常上锁。

该项目的总体目标是通过对传统接地线的深入研究，取其优点，避免缺点，在原有的基础上加以改造设计，从而解决运维人员在进行接地线操作过程中费时、费力，同时降低操作时的安全风险、提高操作效率。

该项目主要通过对现有接地线的改造设计，避免传统接地线的缺点，将优点相结合。现有的接地线存在着装设地点运用片面、操作繁琐、易损坏，接地线接地固定端材质较差、易变形，锁孔太小等缺陷，使得日常挂设接地线过程中的存在费时、费力、不安全、工作效率低、易损坏等一系列问题。该项目对现有接地线进行改造设计，使操作人员能提高效率、减少劳动强度，提升材质并能适应多种操作环境。

借助变电所现有接地线结构性，对其进行重新改造设计。通过改造设计接地线，避免传统接地线的缺点，将优点相结合，一方面克服了接地端导线容易受重力影响的安全隐患，另一方面避免了脱卸式接地线操作杆内部凹槽磨损而影响操作，而且能适应架空软导线与铜排的两种操作环境。改造后的接地线接地固定端采用黄铜材料，材质坚硬，不易损坏。传统的接地线导线固定端与导线通过螺丝相连，容易发生螺丝生锈滑动而与导线脱离，存在安全隐患问题，改造后接地端采用与导线连为一体防范隐患。传统的接地线操作时锁具过大而无法上锁，而且与临时接地端线夹固定时由于长度过短而容易导致变形，改造后通过增加一个具备大锁孔和加长的可螺旋固定的短路线固定端来解决此问题。

通过分析传统接地线优缺点，将优点集合改造完成新型携带型接地导线，通过“结合性创新”，提高了操作效率、安全性。

（1）通过将原有绝缘操作棒坚固头与接地导线线夹进行连接，接地导线线夹角度可调，可适应各类开关柜结构和接地点角度。

（2）在绝缘操作棒的操作手柄处采用螺旋式连接来联动接地线夹，避免同时带动接地线线夹联动而给操作人员增加操作难度，在结构上解决了接地线装拆时间过长、装设完毕后容易脱落的问题。

（3）通过增加一个具备大锁孔且加长的螺旋式接地线固定端，一是解决了日常接地操作时锁具过大而无法上锁的问题；二是避免了临时接地端线夹固定时由于接地线固定端过短而变形。

（4）改造后的接地线接地固定端采用黄铜材料，材质坚硬，不易损坏。

改造后的接地线，解决了以下问题：

运维人员佩戴绝缘手套操作时，无需将短路线托起，就能利用操作杆轻松完成装设工作。

改造后的接地线线夹，可利用绝缘操作杆灵活调节角度，能够适应任何形状的接地铜排或者接地导线，防止各类开关柜的结构阻碍，接地导线线夹下夹口灵活，自动适应铜排接触面的角度，接触面积良好确保接地安全。

当设备上的接地端损坏；接地线接地端锁孔损坏、无法上锁；设备上没有接地端的临时接地线操作时，可以利用新型接地线的临时接地端来解决上述等问题：（1）用螺帽与接地线接地端旋紧；（2）利用螺丝转动夹紧设备，起到临时接地效果

该项目产品投入使用后，我们在5座35 kV变电站的5种不同类型的固定式开关柜、8个没有专门接地端的手车式开关柜以及3条户外线路上进行了共计16次装设接地线试验，数据如表1所示。

过去运维人员利用传统平口式接地线，在垂直于地面的铜排上装设接地线不但费时费力，而且时常会因接地铜线较重导致接地线跌落，不能保证检修工作人员从头到尾安全可靠工作。现在，通过使用新型接地线后，变电站接地线装设的可靠率保持在100%，减少因此产生的安全隐患和风险。

该项目产品投入使用后，我们选在2014年10月、11月、12月进行实际操作实验，记录每月有装设接地线操作的操作时间，与2013年10月、11月、12月对比（注：2014年10、11、12月与2013年10、11、12月装设接地线操作任务基本持平），如表2。

根据表2可以看出，通过使用改造设计后的新型接地线，可以大大减少运维人员操作时间，通过计算可知，操作时间缩短了2/3，在大幅降低作业人员的劳动强度的同时提高了操作效率。

据统计，2014年对奉化市所辖110 kV、35 kV变电站进行装设接地线操作共计200余次，按平均每次装设接地线操作时间估算30 min，使用改造设计后的新型接地线后，操作效率约提高2倍，减少停电时间约20 min，按每次操作平均2个人计算，按操作费用200元/人·h，减少人工成本约：200*2人*（1/3）h*200元/人·h=2.6万元。

2014年奉化市的全市GDP为290亿元人民币，奉化供电公司2014年35 kV、10 kV售电量为23.54亿kW·h，每度电创造的GDP为12.32元。其中10kV电量为20.5亿kW·h，公司10 kV线路为220条。按每年装设接地线操作次数约200次，每次装设接地线操作减少停电时间平均为20min，则可算得采用该接地线时：

项目改造完成接地线10套，完全满足目前生产需要，项目总投入约7万元。

以上可见，只要投入7万元，即每年可带来94.6万元的经济效益。按本装置使用寿命5年计，合计可带来473万余元的效益。[3]若该接地线能大范围推广，产生的经济效益将更为可观。

使用此种新型接地线后，运维人员在操作时减少了大量操作时间，大大提高了操作效率；线夹和操作手柄的人性化设计，降低了安全风险，而且能适应不同接地端锁具。

新型接地线的安全性能高，得到了广大变电运行操作人员的好评，进一步保障了公司安全生产形势的平稳有序。操作效率的提升，将会促进供电可靠性的进一步提升，减少了因倒闸操作时间延长引起的服务投诉事件，对于保持供电企业良好的社会形象具有重要意义，其所潜藏的经济和社会效益是不能直接用经济杠杆来评价的。

该项目主要通过对现有接地线进行改造设计，避免传统接地线的缺点，将优点相结合。现有的接地线存在着装设地点运用片面、操作繁琐、易损坏，接地线接地固定端材质较差、易变形，锁孔太小等缺陷，使得日常挂设接地线过程中存在费时、费力、不安全、工作效率低、易损坏等一系列问题。该项目对现有接地线进行改造设计，使操作人员能提高效率、减少劳动强度，提升材质并能适应多种操作环境。

该项目成果顺利完成后，本公司交予宁波江北电力工器具试验基地进行了全方位的检查，各项指标均达标，该项目参加过宁波市及浙江省范围的参展竞赛，获得了相当不错的成绩。

改造后的接地线投入使用后，得到了广大变电运行操作人员的好评，在变电所高压接地线的改革和创新的中起到了积极的作用。使用此种新型接地线后，运维人员在操作时减少了大量操作时间，大大提高了操作效率；线夹和操作手柄的人性化设计，降低了安全风险，而且能适应不同接地端锁具，具有良好的应用价值和推广价值。

该项目大部分仍是采用传统材料，整体重量上减少较少，还可以进一步改进，导电性能可以进一步提高，可以把导线端线夹更换成优质而轻便的导体材料。

今后开展类似项目要在设计上体现以人为本，人性化设计，以降低成本和作业人员的劳动强度、安全可靠为基础，以“安全第一，预防为主，综合治理”为原则，每一个环节在质量上严格把关。

参考文献

[1] 李金雄.携带型短路接地线应用技术[M].中国电子出版社，2008.

[2] 国家电网公司企业标准：国家电网公司电力建设安全工作规程（变电站部分）（Q/GDW665-2011）.

[3] 21世纪高等院校电气工程与自动化规划教材：变电站综合自动化技术及应用[M].人民邮电出版社，2014.