变电站地电位带电处理接头发热装置的研制及应用

摘  要：目前基于隔离开关、引流板及引线接头等变电高压设备接头发热缺陷研制了不同的地电位带电作业消缺装置，每套装置是针对单一设备单一缺陷设计的，在现场应用不够灵活，尤其是紧急抢修等特殊环境，不能很好满足设备消缺需求。针对此问题研制一款地电位带电处理35～220kV变电站高压设备接头发热的装置，作业人员在地面利用该装置就能够安全快速的处理发热缺陷，实现带电紧固螺栓、带电除锈和带电进行短接分流功能。

关键词：变电高压设备;接头发热;地电位;带电处理

中图分类号：TM63         文献标志码：A         文章编号：2095-2945（2020）21-0103-03

Abstract： At present， different devices for eliminating defects in ground potential live work are developed based on the heating defects of connectors of substation high voltage equipment， such as isolation switch， drainage plate and lead connector. Each device is designed for a single defect of a single equipment， and its application in the field is not flexible enough. Especially in the special environment such as emergency repair， it can not well meet the needs of equipment elimination. In order to solve this problem， a device for dealing with heating of joints of high voltage equipment in 35～220kV substation with ground potential is developed. Operators can safely and quickly deal with heating defects on the ground by using this device， and realize the functions of live fastening bolts， live rust removal and live short connection and shunt.

Keywords： substation high voltage equipment; joint heating; ground potential; live treatment

引言

变电站高压设备由于长期运行以及大气污染、大负荷、大电流等因素的作用，接头表面氧化会越来越严重，在高温、高负荷时期，隔离开关触指接触处、线夹与导线的螺栓固定接触处出现异常过热现象[1]，從而引起重大事故，直接威胁电力安全生产，并造成严重的经济损失。目前，电力公司大多采取常规停电检修的方法来处理异常发热[2]，然而紧急停电进行处理，既损失了电量，有时复杂的倒闸操作还会引起新的事故，又影响电网供电可靠性，对此，考虑用安全、高效的地电位带电作业的方法处理变电高压设备接头发热问题。

由文献[1-6]可知，现有地电位带电处理变电高压设备接头发热工器具主要有3套：（1）隔离开关发热缺陷的带电检修工器具;（2）地电位带电拆接变电站引线接头装置;（3）地电位带电搭接短路分流线装置。本质上这3套装置依次实现了三种功能：带电打磨接触面，带电拆接接头，带电搭接短路线。对这3套装置进行对比分析，发现它们虽然有共同通用的部件，但是由于没有驳接工具，专用工具不能共用通用的部件。单一功能的装置不能满足设备消缺需求，现场应用不够灵活，不能多种方式处理发热缺陷。因此针对此问题研制一款地电位带电处理35～220kV变电站高压设备接头发热的装置，作业人员在地面利用该装置就能够安全快速的处理发热缺陷，满足带电紧固螺栓、带电除锈和带电进行短接分流三个功能。

1 设计方案

1.1 功能要求

整合现有变电站地电位带电处理接头发热装置，对于变电站设备消缺具有重要实用性，同时也有利于带电作业在变电站设备消缺中的推广应用，研制的变电站地电位带电处理接头发热装置应该具备以下特征：

（1）具备带电打磨接触面、带电搭接短路分流线和带电拆接引线接头三种功能，减少工器具数量。

（2）优化结构设计及选用轻质绝缘材料，减轻工器具质量，提升现场开展的便利性。

（3）地面实时观测带电作业过程效果，减少误操作，提高工作效率。

1.2 结构原理

装置总体设计思路为“1+N”，即1套通用工具可匹配N套专用工具，考虑工器具的可拆卸性，通用工具和专用工具之间需要有驳接工具，因此该装置由通用工具、专用作业工具和驳接工具组成。通用工具与专用作业工具是可拆卸的，不同的带电作业项目通过选用相应的接头驳接在通用工具上，完成不同的带电作业项目。通用工具主要包括绝缘操作杆、传动杆、动力部件以及监控部件，专业工具主要包括带电打磨钢丝刷、带电拆接接头部件和搭接短路分流线部件;驳接工具主要包括专用接头。各模块间均独立，可拆卸组装。

该装置总体方案如图1所示，专用人员在地面启动电动扳手，驱动主绝缘传动杆内的绝缘主轴转动使顶端的专用工具高速旋转，当接入钢丝清扫刷可以清除隔离开关触头的氧化层，接入扳手套筒可以紧固和拆解引线接头，接入短路分流线可以分流引线接头的电流而缓解发热缺陷，为了减少误操作，顶端还预留了加装微型摄像头的位置，将作业实时画面通过手机或平板展现在地面人员眼前，提高工作效率。

2 材料的选用

2.1 通用工具

2.1.1 绝缘部分

通用工具的主绝缘部分主要是绝缘操作杆和绝缘辅助杆组成，绝缘操作杆由内层实心绝缘主轴和外层空心绝缘管组成。为保证带电作业的安全，绝缘主轴和空心绝缘管都必须具备优良的绝缘性能和机械强度。绝缘主轴选用绝缘性能和机械强度优良的树脂增强型玻璃纤维引拔棒，空心绝缘管选用环氧玻璃布缠绕憎水性绝缘管[5]。绝缘操作杆单节3m长，多节组合，接驳头采用合金制成，满足不同电压等级的操作要求。

2.1.2 动力部分

动力部分主要是电动扳手。在绝缘操作杆外杆表面预留电动扳手接口，电动扳手通过传动内杆，带动操作杆顶端专用工具的转动。

2.1.3 监控部分

包括微型摄像机及支架部分，采用无线接收视频装置，通过软件与手机或平板电脑互联，通过微型摄像头将作业画面实时通过手机展现在作业人员眼前，确保作业效果，提高工作效率。

2.2 专用工具

2.2.1 带电打磨工具

带电打磨工具清除表面氧化物，选用容易转动的圆形长条钢丝刷作为打磨工具，通过可调节方向接头可以实现全方位的打磨。如图2所示。

2.2.2 带电拆接引线接工具

带电拆接引线接专用工具主要是不同型号的螺母套筒，匹配各种规格的螺母的套筒并装有固定螺丝，防止取出套筒瞬间套筒脱落。

2.2.3 带电搭接短路分流线工具

该专用设备主要由引流线夹、短接引流线、打磨钢丝刷组成，根据文献[6]，选用铜材制作的螺旋压紧式线夹，更改其接口，匹配操作杆接头。短路引流线选用截面积300mm2多股软铜线，并外覆柔软、耐高温的保护层，通过压接铜质接线鼻与线夹连接。

2.2.4驳接工具

驳接工具主要由可调角度的接头、操作杆接头、插口接头组成。选用重量轻、硬度高的铝合金材质制作接头。为了全方位打磨和拆接引线接头设计出自拆式接头和可调节方向的接头，如图4所示。

3 现场应用

按照设计图进行组装工具，在投入使用前，根据有关规程的要求，对新工具进行了相关电气和机械试验，工具通过了全部试验，为验证工具效果，在某变电站进行现场应用，如图5-7所示，应用结果表明，该款工器具能够满足多种消缺作业需求，同时降低作业人员劳动强度。

4 结束语

经过分析、设计、制作、现场使用验证，本套装置完成带电拆接引线接头装置作业、带电搭接短路线作业和带电打磨接触面作业三种作业，快速安全处理变电高压设备接头发热缺陷，减少了检修时间，降低作业人员劳动强度，保证供电可靠性。变电站地电位带电处理接头发热装置是一款可靠、实用的地电位带电作业工具，具有组装方便、操作灵活，拓展性强的特点，以后的实践中进一步拓展专业工具，满足多种消缺作业需求。

参考文献：

[l]高世伟.变电载流设备接头发热带电处理措施[J].山西电力，2011，4：11-12.

[2]石健.变电站高压接头发热带电处理应用与实践[J].科协论坛，2013，12：84-85.

[3]李鹤，杨俊哲，贾毓彦，等.110kV隔离开关带电多功能清扫装置的研制[J].内蒙古电力技术，2016，34（6）：92-94.

[4]喻华玉，李庆凯，徐文澄.高压隔离刀闸触头打磨机现场带电应用[J].中國电业·技术，2012，11：6-8.

[5]唐建辉.变电站地电位带电拆接引线接头装置的研制[J].科学技术创新，2020，7：194-195.

[6]韩广超.基于带电搭接短路线的电气设备引线接头发热处理装置的研制与应用[J].高电压技术，2016，42（S2）：505-508.