绝缘绳耐压试验装置的研制

张 宏，高小刚，刘立刚，刘 悦，姜 伊

（国网冀北电力有限公司秦皇岛供电公司，河北 秦皇岛 066000）

1 选择课题

绝缘绳索广泛应用于带电作业，可作为运载攀登工具、连接套和保安绳。绝缘绳的绝缘耐压性能决定了带电作业人员的生命安全。因此定期对绝缘绳按照规程和使用要求进行耐压试验是十分重要的。当前规程对绝缘绳耐压试验要求是每500 mm 施加105 kV 持续时间1 min 的工频耐压试验，试验过程无闪络、击穿，试验后无放电、灼伤痕迹及明显发热。规程中没有推荐专门的绝缘绳耐压试验工器具和具体操作要求。

当前，绝缘绳耐压试验现状现场如图1 所示，将绝缘绳按照约500 mm 长挂在固定与试验变压器的导体上，上端为加压端，下端将每股绝缘绳利用接地线接地。

图1 当前绝缘绳耐压试验方式

现有绝缘绳工频耐压试验方式和工器具简陋，现场操作烦琐，费时费力，并存在一定安全隐患。QC小组统计分析了不同长度绝缘绳耐压时间，如表1 所示，发现随着被试绝缘绳长度增加，缠绕绝缘绳和操作接线时间明显增加，工作总试验时间大幅增加。如何更加方便安全地开展绝缘绳耐压试验非常有必要，因此QC 小组将研制一种绝缘绳耐压试验装置作为课题。

2 确定目标

为了找到课题突破口，小组成员对绝缘绳耐压试验过程及现状进行深入分析。目前，绝缘绳耐压试验过程由4 个工序组成：前期准备，绳索缠绕，操作接线和加压过程。第一工序前期准备主要是绝缘绳信息记录和耐压试验仪器接线准备，该工序为必备过程，与绝缘绳长度没有关联；第二工序当前试验方式采用手缠绕绝缘绳，长度不易准确把握，人工多次缠绕后人员易疲惫耗时长；第三工序当前试验方式采用铜导线对试品进行连接，不宜接线，容易出现未连接；第四工序为加压过程，耐压试验时间由规程决定不能缩减。

综上分析，QC 小组以提高第2 工序绳索缠绕、第3 工序操作接线试验效率，及减轻劳动强度和降低整个试验安全风险为选题突破口和出发点。并依此，确定了缩短缠绕绝缘绳时间50%，缩短试验接线时间50%，提高安全和准确性的课题目标。

3 确定方案和实施对策

QC小组成员依据实验室现有各类试验工器具和试验经验，针对装置应满足的功能，绘制了装置亲和图，如图3 所示。亲和图从缠绕绝缘设计、试验接线设计、安全性能、整体结构设计4 个方面分析所要研制装置应具备的功能要求。

图3 装置亲和图

小组成员应用“头脑风暴法”充分发表意见，创造性提出根据纺车原理进行缠绕绝缘绳。并充分讨论各种方案的可行性和经济性，最终决定利用废弃的高压试验球隙装置作为装置的底座和主体支架。既提高了废旧设备利用率“变废为宝”，又降低了制作装置的时间成本和资金成本。为实现装置预期效果，小组成员设计并绘制了结构图，如图4所示。

图4 装置整体结构设计图

现存废旧球隙底座装有轮子方便移动，支架机械强度高，满足绝缘绳承重需求。在废旧球隙支架一侧设计类似于纺车的手摇把，模仿纺线车缠绕绳索，并在两侧支架处设计安装边长约0.7 m正方形绝缘板。两侧绝缘板用四根绝缘棒支撑连接，每根绝缘棒内嵌套一支金属导体，4根绝缘棒组成正方形，该正方形中心与绝缘板中心重合，每2 根相邻绝缘棒相距0.5 m。金属导体穿出绝缘板并引出作为试验电极，试验时，对角位置的电极电位相同，相邻电极之间电压为105 kV。

4 对策实施

小组清洁检查废旧试验球隙装置，其外观良好满足承重需求，并拆除2个球隙。保留底座和支架。根据设计尺寸制作加工两侧绝缘板和4 根支持绝缘棒。通过细绝缘棒打磨制作出来的绝缘螺丝将绝缘板和主体支架、绝缘棒连接。在绝缘棒上打磨出凹槽，将4根细铜棒分别嵌入在4根绝缘棒凹槽内并穿出绝缘板用于试验电极接线。装置成品如图5、图6所示。

图5 “纺车”手摇把侧侧视图

图6 装置正视图

5 效果和目标检查

制作成型后，对照设计进行比较，各部件尺寸、结构与图纸相符，绝缘板与主体支架、绝缘棒连接紧密牢固，绝缘棒与铜导体棒嵌入紧密结实，满足试验要求，“纺车”手摇把缠绕绝缘绳操作便捷。为了验证装置效果和课题目标，小组成员进行了不同长度的绝缘绳耐压试验，并统计总试验时间，如图7所示。

图7 新装置绝缘绳耐压试验时间统计

对比图1原有试验方式时间统计和图2新装置下时间统计，可看出第2 工序和第3 工序时间明显缩短，并且不同长度绝缘绳总试验时间均大幅缩短，绳子越长节省时间越明显，具体如表1 所示，新旧两种方式总试验时间对比。以最长60 m 绳子为例：第2工序绳索缠绕时间由17 min缩短至8 min，缩短了53%；总试验时间由25 min缩短至9.5 min，缩短了62%。第3 工序操作接线时间由原来随着绳子长度增加而增加，变为固定的0.5 min，绳子越长第3工序节省时间越明显。

图2 原有绝缘绳耐压试验时间统计

表1 新旧两种方式总试验时间对比

6 效益分析

实验室现有绝缘绳长度如表1 所示，每种长度各两套。各长度绝缘绳耐压总试验节省时间和当前绝缘绳数量，计算可得，每次绝缘绳耐压时间可共节省145 min，按照周期每半年一次，绝缘绳耐压试验每年节约290 min。原有试验方式需要三人配合，新的装置耐压试验只需要两人，更加省力，大大节约了人工成本。与此同时，绝缘绳耐压试验准确性、可靠性和安全性都得到极大提高。

7 结束语

通过此次课题活动，小组成员团结协作能力和动手能力得到很大提高，圆满完成既定的缩短缠绕绝缘绳时间50%，缩短试验接线时间50%的节省时间目标。并在研制过程中，将废旧设备变废为宝，大大降低了经济成本，提高了工作效率。新装置可靠稳定，承载力强，大大提高了试验工作安全性能，获得了很好的实用价值。