一种便携式自动控制气动短路接地装置研制

王 超，廖 军，吴 胜，蒲道杰，滕 艳

(国网安徽省电力有限公司检修分公司，安徽 合肥 230000)

随着社会经济的快速发展，电能已成为人们日常生活中必不可少的重要能源[1]。电力设备定期停电检修维护，才能确保供电稳定、可靠。设备在检修过程装设接地线十分重要，能防止设备突然来电或邻近高压带电设备产生感应电压对人体产生危害，同时释放断电设备的剩余电荷，避免线路倒送电引起人身触电，保障工作人员的人身安全。

目前，变电站中设备检修通常采用人工方式装设短路接地线，首先将接地线的鸭嘴型接线端固定到接地桩上，然后操作绝缘杆将短路接地线挂在导线或检修设备上[2]。对500 kV及以上电气设备，在地面操作绝缘杆时，一般无法直接挂设和拆除接地线，往往需要借助斗臂车进行人工挂设和拆除，装拆过程费时费力，直接影响设备停送电操作时间和供电可靠性[3-4]。针对这一问题，本文研究了一种可自动控制调节的便携式短路接地装置，可实现自动控制、精准测距、智能夹紧、自动拆除，极大程度简化短路接地线装设及拆除流程，准确度高、安全性好，具有较强的推广性。

1 便携式自动控制气动短路接地装置的工作原理

1.1 自动控制短路接地装置设计

自动控制式短路接地装置包括气动式桅杆、动触头、接地线、自动控制系统等，通过向气动式桅杆内注入空气将动触头送到一定高度，通过自动控制系统，使动触头能够准确完成设备接地。自动控制短路接地装置结构如图1所示。

其中传感器由X轴激光感应装置(发生器)、X轴激光感应装置(接收器)、Z轴激光测距装置、夹紧力测试元件等组成。执行元件由电磁阀、电动气泵、水平微调操作推杆(X轴伺服电机)、水平面微调旋转电机(XY面旋转伺服电机)、夹紧操作推杆(Z轴伺服电机)等组成。

该装置可通过激光定位对动触头上升行程进行导向，通过激光感应对夹紧位置进行选取，通过压力传感器对夹紧程度进行控制，配置多维度伺服电机，可实现对动触头位置的遥控微调。

1.2 自动控制单元设计

为实现气动式短路接地装置的智能化操作，设计了自动控制单元，通过中央控制系统，对气动式桅杆和动触头动作过程进行自动调整，极大提升了装设和拆除接地线的自动化程度，提高了工作效率。自动控制系统由传感器和执行元件组成，对气动桅杆升降行程进行控制，对动触头可实现横向微调和旋转操作，通过夹紧测量信号控制动触头的夹紧力，完成整个自动控制过程，自动控制系统原理如图2所示。

1.3 自动控制装置工作原理

1.3.1 气动桅杆垂直上升

通过动触头上设置的Z轴激光测距装置，测量动触头与目标导体的垂直距离，测距数据实时反馈到中央控制单元，依据测距值开启或关闭气泵及电磁阀，控制气动桅杆上升或下降。

1.3.2 气动装置夹紧操作

动触头升至目标导体附近时，X轴激光感应装置同时启动，依据接收的激光信号，判别位置。如果目标导体处于动触头正中，可执行夹紧操作。如果位置不正，则启动微调装置对动触头位置进行微调。

1.3.3 气动装置触头微调

气动装置升高后由于桅杆形变可能会产生一定误差，可通过水平面微调旋转电机(XY面旋转伺服电机)完成动触头的旋转调节，通过水平微调操作推杆(X轴伺服电机)完成动触头的X轴线移动，实现X轴向的微调，待接地导体处于动触头正中间并被完全包围时，X轴激光感应装置接收器接收的激光信号被阻挡，可执行下一步夹紧操作。动触头调整如图3所示。

1.3.4 夹紧力测试

执行夹紧操作时，动触头通过夹紧操作推杆推动动触头夹紧元件动作，完成动触头夹持操作，动触头上安装有加紧力传感器，通过微调，确保两侧压力元件受力平衡。

1.3.5 接地拆除

接地线拆除时，中央控制系统给操作推杆指令(Z轴伺服电机)，推杆动作，使夹紧元件松开，当X轴激光感应装置接收器接收的激光信号被阻挡时，中央控制系统给放气阀指令，放气阀打开直至操作结束。

2 型式试验

参照《便携式短路接地装置》，对便携式自动控制气动短路接地装置进行型式试验，拉伸试验：在上下端用专用夹子固定，下端加1470 N静载荷5 min，撤除负荷后，桅杆无变形；线鼻的拉伸试验：在5000 N拉伸力下未出现松动。耐压试验：580 kV试验电压下持续5 min，未出现异常。对自动控制装置进行100次夹紧测试，均能正确动作。

3 应用效果分析

在某500 kV变电站分别采用传统接地、气动短路接地装置接地和便携式自动控制气动短路接地装置接地，其单相挂设阶段耗费时间如图4所示(只计算接地线挂接时间，中间不同相移动时间不计)。

从图4可知，传统接地方式所需时间较长，单相挂设接地线平均耗时约300 s；气动短路接地方式[5]随着现场实际情况的不同，耗时大不相同，如果不需调整，其耗时大约为10 s，如需调整则最大耗时能达到140 s；而便携式自动控制气动短路接地装置，其耗时稳定，平均耗时约为10 s，因而极大提升了装设和拆除接地线的工作效率，提高了接地的可靠程度，同时也有效降低了传统接地可能发生的操作杆掉落的风险，避免了非自动控制短路接地装置接地的不稳定缺陷，具有较好的工程实用价值和应用前景。

4 结束语

与传统接地装置相比，本文设计的便携式自动控制气动短路接地装置实现智能化控制，精准、可靠、操作简单、缩短耗时。通过500 kV变电站多次安装测试的结果表明，每个便携式自动控制气动短路接地装置单相全过程装设及拆除时间可以控制在8 min以内，为设备快速恢复供电节省了时间，极大地保障了现场作业安全，有利于提高供电可靠性，并能产生较大的经济效益。