一种10kV新型绝缘挡板的研制与应用

梁鹏杰

（广东电网有限责任公司茂名供电局）

1 问题分析

目前变电站内10kV开关柜需要在线路侧工作时，基于供电可靠性的要求，10kV线路能够转供电的情况下，原则上必须转供电。为保证停电范围影响最小，往往会转供至变电站外10kV线路的第一基杆塔的静触头。而目前电力安全工作规程中要求，工作地点的保护范围必须围蔽，站内10kV开关柜靠母线侧原则上合B0地刀，而靠线路侧有两个接地点可以选择，一是10kV开关柜线路侧刀闸与电缆头连接处；二是10kV站外第一基塔动触头（静触头带电）。由于在线路侧工作时可能会需要拆装电缆头，因此在站内接地无法实现工作地点的围蔽，因此接地点往往会选择在站外，而站外线路同塔多回建设，同时静触头带电，人员上塔挂接地线存在人身触电以及带负荷挂接地恶性误操作等风险，因此，如何在线路转供电情况下完成工作地点的安全围蔽，成为一个值得研究的问题。

2 可行性分析

结合绝缘挡板的使用环境和安全工器具的设计要求，绝缘挡板的设计必须达到以下要求：

1）技术要求：绝缘工具的设计、制作和测试必须符合10kV带电作业标准；要有足够的机械强度和抗腐蚀性；绝缘材料的绝缘电阻≥700MΩ。

2）外观要求：表面处理工艺要符合安全工器具的要求。

3）功能要求：满足《电力安全工作规程》要求的安全性，具备作业现场操作灵活性和安装方便性；适合带电作业操作，提高作业效率，减少工具数量。

为了达到以上要求，在理论上对绝缘挡板的尺寸做出了约束。

1）10kV站外基塔的刀闸长度为260mm，宽度为33mm（刀闸动触头），高度为263mm。结合以上数据，绝缘挡板的长度应在100～500mm尺寸之间、宽度在20～200mm尺寸之间，厚度在3～20mm尺寸之间，总结如表1所示。

2）为了满足绝缘挡板的绝缘性能，应选择电气性能好、机械性能优、重量轻、防水性高、耐老化和易加工的绝缘材料进行制作。本小组从市面上技术较为成熟、应用较为广泛的绝缘物品中进行选择，主要有绝缘板材、绝缘管材、塑料薄膜、橡胶、绝缘绳等。经调查后得知，以上绝缘物的成分多为环氧酚醛、聚氯乙烯、聚乙烯和聚丙乙烯，这些物质都有各自的密度特性，如表2所示。

表2 绝缘材料的密度大小

结合表1和表2的数据，一块新型绝缘挡板的重量在14.43g～3.6kg之间，由于绝缘挡板的材料已得到实际广泛的应用，因此，绝缘性能可得到保障。

综上所述，从理论上制作出10kV站外第一基塔新型绝缘挡板是可行的。

3 提出方案

3.1 总体方案

根据实际场景的需求，决定将新型绝缘挡板的研制大致分为三个部分——固定部分、阻断部分和锁定部分。其中，固定部分是指新型的绝缘挡板可通过挂接或放置等方法牢固地放在基塔拉开的刀闸上，是本挡板主要的受力点；阻断部分是指新型绝缘挡板中“阻止”基塔刀闸动、静触头接触的部分，是本挡板的重要组成部分；锁定部分是指新型绝缘挡板为保护阻断部分稳定可靠工作而存在的部分，是本挡板工作时的一个保障。

3.2 方案分解

结合市面上使用较为广泛的绝缘挡板的案例，大致得出以下三种方案。

（1）方案一：三相一体式

在参考10kV开关柜配套的绝缘挡板后，本小组得出第一种方案——三相一体式绝缘挡板。该类型的新型绝缘挡板将每一相刀闸的固定部分、阻断部分和锁定部分组合在一起，使其以一整块绝缘挡板的形式阻挡刀闸带电部分和停电部分的接触。其大致结构如图1所示。

图1 三相一体式绝缘挡板示意图

该方案的优缺点如下：

优点：三相一体式的绝缘挡板抗干扰能力较强，可靠性较高。

缺点：由于该绝缘挡板为三相一体式，因而该绝缘挡板的体积较大，重量较重，不能一人装设（不包括监护人）。此外，在装饰三相一体式的绝缘挡板时，需要爬梯、安全带、绝缘手套、绝缘鞋等工器具方可进行装设，装设过程较为繁琐。

（2）方案二：分相组合式

相比于方案一，方案二选择了较为轻便的分相式，即在每一相分别装设一个绝缘挡板。

该方案设计一种组合式的绝缘挡板，这种挡板由两部分组合而成——一部分为固定、阻断部分，另一部分为锁定部分。这两部分可设计为通用的形式，减少不必要的配套方案。其大致结构如图2所示（单块板为例）。

图2 分相组合式绝缘挡板示意图

该方案的优缺点如下：

优点：分相组合式的绝缘挡板的抗干扰能力较强，可靠性较高，且体积和重量都比较小，较为轻便，可一人独自操作（不包括监护人）。此外，在装设分相组合式绝缘挡板时，只需要绝缘杆、绝缘手套和绝缘鞋工器具便可进行装设，装设过程较为方便。

缺点：由于该类挡板由两部分组成，因此在管理上有一定的不便利性。

（3）方案三：分相一体式

在方案二的基础上，本小组提出了一种分相一体式绝缘挡板的方案，即将方案二中的锁定部分去除，仅用一个固定、阻断部分去完成绝缘挡板的设计。

该方案的优缺点如下：

优点：分相一体式的绝缘挡板的体积和重量都比较小，较为轻便，可一人独自操作（不包括监护人）。此外，在装设分相组合式绝缘挡板时，只需要绝缘杆、绝缘手套和绝缘鞋工器具便可进行装设，装设过程较为方便。由于该类挡板为一体式，因此管理也较为方便。

缺点：分相一体式的绝缘挡板抗干扰能力一般，可靠性一般。

3.3 确定最佳方案

将以上三种方案的优缺点进行类比，如表3所示。

表3 各方案的优缺点对比

由图1和图2对比以及表3分析可知，分相组合式绝缘挡板和分相一体式绝缘挡板的综合特性较好、体积较小、安装较便利，决定将方案二和方案三作为最终设计样式。

4 方案实施

站外第一基塔刀闸主要是由槽钢、支撑绝缘子、接线掌、动触头和静触头这五部分组成的。由于支撑绝缘子瓷瓶呈伞裙状，且表面比较光滑，因此不利于作为新型绝缘挡板固定部分的受力点；由于动静触头两端的接线掌与导线连接后所剩空间较小，因而也不适合作为新型绝缘挡板固定部分的受力点；由于静触头是刀闸接触的重要部分，该部分受到损坏将直接影响刀闸的合闸效果，因此也不可作为新型绝缘挡板固定部分的受力点。经小组讨论并结合实际情况，决定将新型绝缘挡板的两种方案设计为以下两种形式。

1）分相组合式：该方案下的绝缘挡板的固定部分和阻断部分分别置于动触头连接处上方以及缝隙处，其结构如图3所示。

图3 固定部分与阻断部分

图中挡板配件1和挡板配件2为阻断部分和固定部分的组合体。挡板配件1横放于动触头连接部分上方；挡板配件2一端固定在挡板配件1上，另一端垂直插入动触头连接部分的缝隙中，该部分下端设计了一个方形镂空，目的是为了与锁定部分相连。考虑到基塔刀闸安装位置均在2m以上，为了方便装设，本小组经讨论后设置了挡板配件3。该部分设计为环形管状，其一端固定于挡板配件1上，另一端可与绝缘杆相连，使其在装设时更加方便。

锁定部分与挡板配件2相连，其结构如图4所示。

图4 锁定部分结构图

图4中挂板配件1上端的弯钩挂于挡板配件2镂空处，该部分的作用是将挡板锁定于刀闸动触头连接部分，避免外界扰动将其干扰，增加了绝缘挡板的可靠性。挂板配件1下端同样设置了安装棒，其结构与挡板配件3类似，主要用于与绝缘杆相连，方便装设时挂接。

2）分相一体式：该方案下的绝缘挡板的固定部分需要借助基塔上的钢槽作为支撑，阻断部分横跨于动、静触头之间，其结构如图5所示。

图5 分相一体式结构图

在图5中，虚线以上为固定部分，固定于基塔钢槽上；虚线以下为阻断部分。

5 方案验证

对新型绝缘挡板进行了电气试验，试验设备有耐压PT、耐压操作箱、万用表以及基塔刀闸。其中静触头与耐压PT相连，以模拟其运行情况下所承受的电压，试验连线如图6所示，其动触头与万用表相连，用于测量在无绝缘挡板情况下所感应出的电压数值。试验过程主要分为感应电测试以及绝缘能力测试。

图6 试验连线

（1）感应电测试

刀闸处于分开位置，在确认接线无误后对刀闸静触头进行加压，感应电测量结果为27.23V，试验结果合格。

（2）绝缘能力测试

为了更好地测试其绝缘能力，模拟了在误合刀闸的情况下绝缘挡板的绝缘能力，试验结果合格。

6 结束语

10kV站外第一基塔新型绝缘挡板的使用，能够有效解决变电站外第一基10kV杆塔在转供电情况下操作人员无法登塔挂接地的问题，极大缩小了站外10kV开关柜需要在线路侧工作时的停电范围，大幅提升了供电可靠性以及人员的操作安全。