配网带电作业绝缘导线新型剥切方法及装置的研究与应用

(深圳供电局有限公司，广东 深圳 518001)

0 引言

配电网带电作业中常常会遇到将中压或者低压架空绝缘导线外皮剥掉的情况，此时就会用到剥皮器，由于这些导线外皮强度较高、较厚在使用剥皮器进行剥皮时不易将外皮剥掉，需要多次往复使用剥皮器，降低作业效率，有时候甚至会频繁损坏剥皮器刀具。为了解决上述问题，深圳供电局有限公司研制的新型产品一种架空绝缘线剥皮辅助工具可在使用剥皮器前在需要剥皮的区域将绝缘线外皮加热软化，然后再利用剥皮器进行剥皮，这样在一次剥皮做操作中就可以迅速干净地将绝缘外皮剥掉，大大提高作业效率。

1 项目总体设计及实施方案

1.1 结构设计(见图1)

1)热风枪本体1，内部包含发热电阻丝、风扇等装置，作用是提供热。

图1 结构设计图

2)固定壳2，为3D打印尼龙外壳。作用是固定加热枪、悬挂电池和无线控制模块、连接安装杆。

3)电池3，为24 V直流锂电池，呈长方体结构。作用是为热风枪提供电源。

4)无线控制模块4，为具有发射和接收无线信号及控制加热枪通断电的电路板。作用是控制热风枪通断电及接收遥控器发射过来的信号。

5)导线夹5，为双层半圆管结构，不锈钢材质，具有高传导导热特性。作用是包覆绝缘导线绝缘层，聚集热量并循环导热，使绝缘导线周围能更好受热。

6)操作杆6，为环氧树脂的圆管，一端与固定壳相连，另一端安装有橡胶把手。作用是便于将整个装置进行架空操作杆带电作业。

1.2 配网带电作业绝缘导线新型剥切辅助工具的工作原理

配网带电作业绝缘导线新型剥切辅助工具在具体制作时，需要检查各构件之间的连接情况，确保连接情况良好，电路部分检查连接情况可靠，使用的绝缘材料满足相关绝缘要求。在具体实施过程中，采用尼龙材料作为外壳绝缘材料，环氧树脂作为操作杆绝缘材料。打开不锈钢合页圈，手持操作杆托举使得架空绝缘导线进入合页圈，并与之同轴，关闭合页圈。打开遥控开关，热风枪开始工作。待到导线绝缘层软化后(截面95 mm2以下电缆软化时间为90 s，截面120 mm2及以上电缆软化时间为120 s)关闭遥控开关，打开合页圈，使用常用手工刀具开始绝缘剥切工作。

1.3 配网带电作业绝缘导线新型剥切辅助工具关键技术

1.3.1 绝缘材料选择

对于固定外壳和操作杆部件用绝缘材料，一般选择尼龙、ABS或者环氧树脂。固定外壳包覆热风枪本体，靠近热出风口，因此对其耐热性有一定的要求，加上其外观结构设计的特殊性，对机加工韧性有较高要求，几种绝缘材料比较得出尼龙韧性较环氧树脂强、耐温性和熔点较ABS高出一些，故固定外壳采用尼龙材质。

操作杆为保证足够的绝缘距离，选用玻璃钢环氧树脂原因有：①在电气特性上具备高介电性能、耐表面漏电、耐电弧性能。②户外化学稳定性上具备耐碱性、耐酸性和耐溶剂性。③机械性能上具备高强度机械特性，负荷承压及拉伸强度都要优于其他。

1.3.2 热风枪设计

架空绝缘导线大多采用聚乙烯钢芯铝绞线，其热性能参数如表1。

表1 热性能参数

按照规范，架空导体线芯最高允许温度不超过(钢芯铝绞线和钢芯铝合金绞线)70 ℃(大跨越段线路不超过90 ℃)，原因是温度上升会使导线在接头处氧化，电阻增加，如此反复会导致接头处烧断；同时温度升高会使架空导线弛度增大，造成交叉跨越距离不够而放电。

根据热导率公式：

k：热导率；Q：热量；t：时间；L：长度；A：面积；T：温度差。

质量×比热容×温度的变化

Q=CM(t2-t1)

Q—热量；C—比热容；M—质量；t2—物体最后温度；t1—物体初始温度。

依据上述公式计算可得，线芯传导温度差应控制在30 ℃以下，此时热风枪产生的绝缘层初始温度为286 ℃，考虑到热风枪出风口距离导线2 cm，本项目设计热风枪出风温度为300 ℃。

1.3.3 外形设计

采用流线型哈夫结构，两侧均开有“V”字型进风口，前端出口卡住热风口，末端与操作杆镶嵌连接，确保机械强度的同时满足足够的绝缘要求。

1.3.4 试验设计

工频耐压45 kV/min不击穿，不闪络。

2 配网带电作业绝缘导线新型剥切辅助工具的应用效果

2.1 安全生产方面

利用该装置剥切绝缘架空导线时，不再会对线芯有任何损伤，可以大大节省作业人员的劳动强度，并节约1/3的单位时间，提高工作效率，降低单位时间内作业风险。

2.2 推广应用方面

随着配电网规模的不断扩大，架空线路所处环境也日益复杂，对供电质量和可靠性提出了越来越高的要求。为提高配网的安全水平，通过对架空线路进行绝缘化改造，防止受到异物侵扰发生短路跳闸事故是各供电公司线路改造和发展的主要方向之一。加上带电作业的普及，未来架空绝缘线剥皮作业日趋增多。

该装置功能针对性强、可行性高、操作简单、不会损伤导线的导体，在减少现有各种型号的剥皮工器具损耗，节省施工成本的同时，也能使带电作业人员保持充足的体力与精神，安全地完成带电作业项目。

2.3 经济和社会效益方面

经济效益：该项目投资5万元进行样品设计研发、开凿模具、出厂试验报告、专利申请等，如批量生产，每套成本价在2 000元左右。预计市场售价8 000元左右，回报率可达到300%。

社会效益：该产品相比目前国内外的剥皮工器具几万甚至几十万，极具市场竞争力。该产品可激发国内外对于此项目带电作业工具器创新化竞争，研发出更好更优的产品，为带电作业快速发展注入新能量。

3 结语

配网带电作业绝缘导线新型剥切辅助工具的导线夹套在架空绝缘导线上，打开遥控开关，热风枪开始工作。待到导线绝缘层软化后(截面95 mm2以下电缆软化时间为90 s，截面120 mm2及以上电缆软化时间为120 s)关闭遥控开关，打开合页圈，使用常用手工刀具开始绝缘剥切工作。操作方便简单，在导线绝缘层剥切工作中既节省时间，又降低作业强度。经过多次的现场测试，获得良好的效果，值得在带电作业项目中推广使用。