万向无损旁路柔性电缆绝缘横担支架研制

尹 磊，孙华忠，赵荣升，于金亮，毕盛伟

（国网山东省电力公司潍坊供电公司，山东 潍坊 261021）

0 引言

旁路带电作业作为配电网不停电作业的一种重要作业方式，可直接保证电力客户不受电力线路检修而停电。旁路柔性电缆是旁路带电作业的重要设备，价格昂贵且易受损伤，一旦受损就会影响其绝缘性能，在旁路带电作业过程中就存在接地的风险，只能进行整根更换［1-3］。

在旁路带电作业中，柔线电缆在绝缘横担上的固定一般采用绳索捆绑的方式或者使用普通的电缆固定工具。采用绳索捆绑方式固定后，电缆弯折处受力会变大，电缆在自重作用下，会有下滑的趋势，为防止电缆固定力不足，固定时绳索缠绕的锁紧力很大，会将电缆的外皮勒伤，影响电缆的绝缘性能，容易造成供电故障。采用普通电缆固定工具，其捆绑力度较小，不能很好地固定电缆，且电缆与工具固定处易发生弯折，电缆弯折处磨靠在固定工具边缘，受力时电缆外皮容易损伤。同时，这两种固定方式都无法实现电缆的调节转动。

因此，设计一种可以在不损伤电缆的情况下实现电缆360°方向调节的柔性电缆固定工具，对柔性电缆的使用寿命、作业安全性、便捷性都有重要的意义。

1 新型固定工具

利用数学建模和仿生学原理，在现有工具基础上设计了新型固定工具，该工具由电缆固定部分、方向转动部分和横担固定部分组成，如图1所示。

1.1 电缆固定部分

电缆固定部分如图2所示。《10 kV电缆线路不停电培训教材》［4］要求柔性电缆弯曲半径为8倍的电缆外径，马鞍式结构的设计尺寸为12倍的电缆外径，以满足作业要求。这一设计解决了电缆弯曲半径过小对电缆造成严重损伤的问题；同时采用上下独立设计，电缆固定部分与横担固定部分相对独立，固定力度得到大幅提升，解决了电缆固定力度不足的问题。

图1 新型固定工具

图2 电缆固定部分

采用蝴蝶螺栓锁紧结构，蝴蝶螺栓存在一定自由行程，可以保证柔性电缆的弹性固定，避免损伤电缆。整体采用铝合金材料制作，有效避免涡流损耗，并且在工具内侧增加了皮垫，既增大了摩擦力，又能保护电缆。

1.2 方向转动部分

由于柔性电缆在安装、固定过程中经常对其进行调节，基于万向节结构原理，设计了万向压接球头的结构方式，压接球头包括上下两块压板和两块压板之间的球头，如图3所示。球头在未固定的时候可以在两块压板之间自由转动，这种结构便于在电缆存在应力的情况下进行调节，解决了传统固定方式下电缆不能根据所需方向进行调节的问题。

万向压接球头实现了电缆固定部分在水平方向上进行360°调节。同时设计了控制手柄结构，利用杠杆原理，解决了螺栓固定费力、不便的问题，实现电缆轻便快速固定。图4为方向转动部分实物图。

图3 万向压接球头结构

图4 方向转动部分实物

1.3 横担固定部分

横担固定部分同样采用了皮垫保护和蝴蝶螺栓的锁紧结构，如图5所示。

图5 横担固定部分

2 工具性能验证

2.1 弯曲半径试验

如图6所示，选用试验电缆直径为28.86 mm，使用新型电缆固定工具固定于绝缘横担上，电缆处于自然下垂时进行试验［5-6］。根据《10 kV电缆线路不停电培训教材》柔性电缆要求弯曲半径为8倍的电缆外径，计算最小电缆弯曲直径为230.88 mm。

图6 柔性弯曲半径试验

电缆弯曲试验表明，采用新型电缆固定工具后，电缆弯曲半径达到了360 mm，远大于作业要求，电缆弯曲半径试验合格。

2.2 机械试验

选用试验电缆重量为28 kg，根据《电力安全工作规程》（以下简称规程）规定，带电作业工具的机械预防性试验标准为：

1）静荷重试验。在1.2倍额定工作负荷下持续1 min，工具无变形及损伤者为合格。

2）动荷重试验。1.0倍额定工作负荷下操作3次，工具灵活、轻便、无卡住现象为合格［4］。

通过专业机构对新研制工具进行机械试验，静荷重试验和动荷重试验均满足规程要求。

3 工具使用

采用研制的万向无损旁路柔性电缆绝缘横担支架工具进行旁路作业试验，测试固定时间、方向转动性、固定性及损坏性，统计如表1所示。

表1 旁路作业试验数据统计

由表1可知，使用万向无损旁路柔性电缆绝缘横担支架工具后，每相电缆固定时间约为5 min，同时电缆无损伤，固定工具可以在绝缘横担的圆周内进行安装，水平方向上可进行360°调节，垂直方向上的调节范围为±45°。

4 效益分析

本文研究成果目前已经在山东省17地市供电公司和县供电公司进行了推广应用，不仅应用于旁路带电作业中柔性电缆的固定，还推广应用于高压和低压电缆、输配电线路的检修和施工作业中。

经济效益。在应用该成果后，旁路作业所用柔性电缆在3年使用期内损伤率为零，节省柔性电缆更换费用达256万元，并且作业时间明显减少，改造效果显著。

相比应用该成果之前，单相柔性电缆固定时间，由原来的30 min减少为现在的5 min，工作效率提升了5倍，结果如表2所示。

表2 新型固定工具应用前后效果对比

社会效益。万向无损旁路柔性电缆绝缘横担支架的使用，大幅减少了作业人员的劳动强度，提升了作业的安全性；同时最大程度减轻了柔性电缆的损伤，延长了柔性电缆的使用寿命，有效避免了旁路柔性电缆的接地故障，提高了供电可靠性。2016年至今，潍坊供电公司累计应用该成果186次，累计多供电量 250 MWh，减少停电 10 500（h·户），提高了城市配网的供电可靠性，带来了良好的社会效益。

5 结语

万向无损旁路柔性电缆绝缘横担支架的使用，解决了目前柔性电缆固定工具操作复杂、作业效率低、方向不可调节、易损伤电缆等问题，降低了作业人员劳动强度，延长了旁路不停电作业设备的使用寿命，使得配电旁路不停电作业更加安全、高效，有效提高了工作效率和供电可靠性，也适应了旁路带电作业快速发展的趋势。