电力线路临时短接装置的研制.pdf

第 4 7卷第 7 A期 2 0 1 0年 7月 电测与仪 表 El e c t r i c a l M e as u r e me n t& l n s t r u me nt a 廿o n Vo 1 4 7 No 7 A Ju 1 20 1 0 电力线路临时短接装置的研制 王富勇 ， 吴佩雄 ， 李梅兰 ， 李庆凯 ( 1 福建电力职业技术学院 ， 福建 泉州3 6 2 0 0 0 ； 2 福建厦门电业局， 福建 厦门 3 6 1 0 0 4 ) 摘要： 针对电力线路接头异常发热的故障检修须被迫停电的问题， 提出研制开发一种临时短接装置。 从安全、 实 用、 方便等技术路线研发的新型短接装置， 保证了电网的稳定运行， 大大提高了供电可靠率， 并可产生较大的社 会效益和经济效益。 关键词： 电力线路； 临时短接； 快速脱扣； 绝缘操作棒 ； 托杯 中图分类号 ： T M7 5 文献标识码 ： B 文章编号 ： 1 0 0 1 1 3 9 0 ( 2 0 1 0 ) 7 A 一 0 1 0 6 0 4 Th e De v e l o p me n t o f t h e Te mp o r a r y S h o r t - c i r c u i t De v i c e i n P o we r Li n e s WA N G F u - y o n g 1 , WU P e i - x i o n g 1 , L I Me i - l a n l ， L I Q i n g - k a i 。 ( 1 F u j i a n E l e c t ri c V o c a t i o n a l a n d T e c h n i c a l C o l l e g e ， Q u a n z h o u 3 6 2 0 0 0 ， F u j i a n ， C h i n a 2 X i a m e n E l e c t ri c P o w e r A d m i n i s t r a t i o n ， X i a m e n 3 6 1 0 0 4 ， F u j i a n ， C h i n a ) Ab s t r a c t ：W e ma d e a s u g g e s t i o n t o d e v e l o p a t e mp o r a r y s h o r t - c i r c u i t d e v i c e t o d e a l w i t h the a b n o r ma l h e a t o f t h e p o w e r l i n e c o n n e c t o r t h a t t h e t r o u b l e s h o o t i n g ma y b e f o r c e d b l a c k o u t i s s u e T h e n e w d e v e l o p e d s h o r t c i r c u i t d e v i c e i s s a f e ，p r a c t i c a l a n d c o n v e n i e n t t o e n s u r e t h e s t a b l e o p e r a t i o n o f p o we r g r i d ，w h i c h h a s g r e a t l y e n h a n c e d t h e r e l i a b i l i t y o f e l e c t r i c i t y s u p p l y a n d p r o d u c e s a l a r g e r s o c i al a n d e c o n o mi c b e n e f i t Ke y wo r d s ： p o we r l i n e s， t e mp o r a r y s h o r t c i r c u i t， q u i c k t r i p， i n s u l a t i n g o p e r a t i n g r o d ， b r a c k e t c u p 0 引 言 电力线路是 电力网的主要组成部分 ，是输送 、 分 配电能的主要通道和工具 。目前 ， 在对安全和美观有 特殊要求、 受地理位置限制的场所有采用 电力电缆之 外， 一般都采用造价低、 建设速度快、 运行维护方便的 架空电力线路来传送电流和输送功率， 而架空电力线 路在运行中要承受 自重 、 风力 、 温度变化 、 覆冰、 雷雨、 污秽等自然条件等影响，导线接头在运行中常因氧 化、 腐蚀等原因产生接触不良， 使接头处的电阻远远 大于同长度导线的电阻， 电流的热效应使接头处导线 的温度升高， 造成接头发热， 现场可通过贴“ 示温蜡 片” 的方法加以监视。当发现电力线路接头异常发热 时， 就要减少线路负荷， 并加强巡视， 在发现导线接头 发热严重无法控制时，就不得不将该线路停电处理， 从而直接影响电网稳定运行和对用电户的可靠供电。 目前应用的新型输电线路故障测距装置能将故 障点测距误差缩小在5 0 0 m 的范围内( 最小可达5 0 m 以 内) 【 ” ， 虽然大大缩小 了电力线路 的检修范围， 对线路 接头异常发热点也更加容易定位， 但线路负荷的减少 1 0 6 甚至被迫停电等仍会对系统运行造成严重影响。 为此 必须有一种新型短接装置， 在出现异常发热的线路接 头进行短接 ， 将 电流临时转移到短接装置上 ， 然后再 将电力线路断开进行带电处理。 1 临时短接装置的研制 1 1 研制装置的主导思想 研制开发本装置是基于供电可靠性的提高， 即解 决电力线路接头异常发热的故障检修须被迫停电的问 题， 考虑到操作的安全性和方便性， 故新产品设计主要 遵循下列原则 ： ( 1 ) 绝缘件的固定、 旋转、 推动等功能 必须全部浓缩为一体，由一根操作棒完成所有操作功 能； ( 2 ) 整体重量必须轻； ( 3 ) 导流部分必须实现陕速夹 紧； ( 4 ) 最终夹紧力来源于螺栓的紧固， 确保绝对紧固； ( 5 ) 夹具导体要有足够的机械强度， 防止受到强大外力 后意外断开造成带负荷断线事故； ( 6 ) 防止操作过程 造成相间短路或对地短路事故； ( 7 ) 导电能力必须满足 1 2 5 0 A 要求 ； ( 8 ) 直流接触电阻应小于4 0 1x D。 1 2 短接装置的主要技术指标 基于上述主导思想 ，经过反复改进和现场试验 ， 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 第 4 7卷第 7 A期 2 0 1 0年 7月 电测与仪表 El e c t r i c a l Me a s u r e me n t I n s t r u me n t a t i o n VO I 4 7 No 7 A J u 1 2 0 1 0 表1 电力线路故障检修临时短接装置的主要技术参数 T a b 1 T h e ma i n t e c h n i c a l p a r a me t e r s o f t h e t e mp o r a r y s h o r t c i r c u i t d e v i c e i n e l e c t r i c p o we r l i n e t r o u b l e s h o o t i n g 并充分参考有关技术标准 ， 包括G B 3 1 1 高压输变电 设备的绝缘配合 、 D L 4 0 8 电业安全工作规程 、 I E C 8 5 5 带电作业用泡沫填充绝缘管和实心绝缘棒 、 G B 1 3 3 9 8 带电作业用绝缘杆通用技术条件 等规定 要求， 研制开发的电力线路故障检修临时短接装置达 到的主要技术参数如表1 所示。 2 临时短接装置的结构 电力线路故障检修临时短接装置主要由导流短 接装置和绝缘操作棒两部分组成。 注： 1 一 夹具导体； 2 一快速脱扣装置 ； 3 一紧固装置； 4 一 连接导体 图1 临时短接装置的外形 图 F i g 1 Ou t l i n e o f t e mp o r a r y s h o r t - c i r c u i t d e v i c e 序号 名称 料 数量 序 名称 材料 数量 l 夹具导体 他纯铜镀银 1 7 挚子 # 4 5 锕 1 2 5 盘头螺丝 8 嘲 2 8 脱扣弹簧 6 5 锗 I 3 一级脱扣 #螗锕) l 9 M 6 内六角螺丝 8 8 级 3 4 复位弹簧 6 5 锰 l 1 0 弹簧罩 # 4 韩目 i 5 支架 # 4 5 锕 2 l 1 g 1 2 螺母 8 8 级 l 6 夹其导体 T 笤屯 镀掘 l 1 2f M l 2 螺母 8 8 级 l 图2 临时短接装置材料结构图 Fi g 2 S t r u c t u r e c ha r t o f s ho r t -c i r c u i t d e v i c e ma t e ria l 2 1 临时短接装置主要结构及工作原理 临时短接装置由夹具导体、 快速脱扣装置、 紧固 装置、 连接导体组成， 其外形如图1 所示， 材料及结构 情况如图2 所示。 2 1 1 夹具导体 由于夹具导体需要良好的导电性能及较高的机 械强度， 因此材料采用 级纯铜镀银( 镀层厚度不小 于2 0 p , m) ， 整体结构无焊接、 无开断处， 通过磨具冷压 成型， 满足机械强度要求。为了防止夹具在运行中受 强大外力而变形从导线上脱出，造成带负荷开断事 故， 在夹具的设计上进行充分优化 ： ( 1 ) 加长夹具唇沿， 使唇延超过夹具中心线5 m m。 同时降低短接线螺栓中心高度5 m m， 使其与夹具唇沿 在同一平面上。 一旦受到外力拉扯夹具将沿着导线旋 转， 使拉力转移到夹具内侧 ， 避免滑出可能； ( 2 ) 2 n 厚夹具厚度达到1 6 m m， 夹具宽度为5 c m， 使 其能够承受大于1 5 吨的拉应力而不变形，始终保证 良好的导电性能。 临时短接装置有效导电接触为线接 触， 与电力线路完全夹紧后可确保有3 条线完全接触， 接触长度为6 x 3 e m ， 可以满足正常运行。 2 1 2 快速脱扣装置 为了减少操作过程中所产生放电， 减少操作人员 的心理压力， 同时提高操作自动化程度 ， 在临时短接 装置上设置了一套快速脱扣装置。 快速脱扣装置由一 级脱扣、 复位弹簧、 挚子、 脱扣弹簧、 弹簧罩等组成。 快 速脱扣装置压缩储能后处于预备状态， 当短接装置靠 近被短接设备时触发一级脱扣， 推开挚子， 脱扣弹簧 失去保持释放能量 ， 带动夹具导体夹紧， 完成快速脱 扣过程， 脱扣过程小于4 0 m s 。由于采用了快速脱扣装 置， 实现陕速完成操作， 减少了许多装设辅助设备， 降 低操作风险。 2 1 3 紧固装置 当夹具导体通过脱扣弹簧将被短接设备夹紧时 其夹紧力为1 7 k g ，能够满足导电接触面的夹紧力要 求。但是一旦电力线路操作开距超过软铜线长度， 必 将造成夹具被拉扯直至跑偏 ，引起夹具导体接触不 良， 严重时将出现夹具导体发热烧毁。为此专门在夹 具底部设置了紧固装置， 使夹具导体运行时的夹紧力 不是依靠脱扣弹簧的压力， 而是通过拧紧紧固装置的 螺母， 将夹具导体可靠地把紧， 确保夹具导体无论受 到任何外力都不会有松脱的可能。紧固装置主要由 1 2 螺栓及螺母组成，将 1 2 螺栓安装在夹具导体底 部， 并穿过弹簧罩， 同时以弹簧罩为基座， 当拧紧螺母 时夹具导体与弹簧罩相对把紧。该装置结构简单， 巧 1 0 7 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 第4 7 卷第 7 A期 2 0 1 0年 7月 电测与仪表 El e c t r i c a lMe s l u e me n t I ns t r u me n t at i o n ， 上 7 No l J u J 2 0 1 0 妙地与夹具导体、 快速脱扣装置配合 ， 只增加一个螺 栓和螺母即实现功能， 不仅效果明显而且整体重量得 到有效控制。 2 1 4 连接导体 连接导体主要是将两套夹具导体连接起来， 构成 一 个完整的导电回路，要求其具有良 好的导电性能。 为了确保短接装置在受到强大外力作用下连接导体 不会断， 要求其具有足够的机械强度。为了确保短接 装置在装设过程中有足够的安全距离， 因此连接导体 以电力线路结构尺寸为参考， 要求连接导体长度一般 不大于4 0 c m 。当短接装置在电力线路上装设后， 必须 实现能够将电力线路断开， 将电流可靠转移到短接装 置上来， 同时要保证电力线路接头的开距能够满足带 电处理的要求，因此要求连接导体必须为柔性材质。 为此选取了2 5 ra m 2 的多股软铜带作为连接导体， 长度 为4 0 e m， 共3 5 条( 根据要电力线路线材特点及运行 特征等选择安装条数) ， 分布在夹具导体上面。 为了确 保连接导体能够与夹具导体可靠连接， 确保连接具有 较低的接触电阻， 专门设置一个过渡接头， 将多股软 铜线搪锡后插入过渡接头， 再次进行焊接， 最后进行 压接， 确保连接导体具有 良好的导电性能， 又有足够 的机械强度。结构见图3 ， 外形见图4 。 2 ： 2 绝缘操作棒的主要结构及工作原理 。 绝缘操作棒主要由棒体以及托杯组成， 其外形如 连接导体 1 08 图3 连接导体示意图 注： 1 一 棒体； 2 一 托杯； 3 一 临时短接装置 图4 绝缘操作棒的结构 F i g 4 S t r u c t u r e o f i n s u l a t i n g o p e r a t i n g r o d 3 弹簧 顶杆 9 套筒，中间孔 1 2 鞠一 拱 一一 图5 操作棒结构图 F i g 5 S t r u c t u r e d i a g r a m o f i n s u l a t i n g o p e r a t i n g r o d 图4 所示 ， 结构如 图5 所示。 2 。2 1 棒体 材料选用环氧玻璃布缠绕彩色憎水性绝缘管， 其 具有优良的电气性能、 机械性能、 抗老化性能、 抗渗透 性能。棒体由内棒( b 2 8 、 内1 8 、 长3 6 0 0 ) 、 外棒( # I 4 0 、 内3 0 、 长3 8 0 0 ) 、 复位弹簧、 轴承、 l 9 套筒组成。外棒 整个绝缘操作棒中起着支撑作用， 同时又是内棒和托 杯的结构依托。 外棒将内棒套在里面， 间隙仅为2 m m， 确保内棒既能够正常旋转又不会过分地窜动， 同时内 棒还能够在外棒内做轴向运动。 安装在棒体底部的复 位弹簧主要是将内棒始终顶在上部， 为了确保内棒旋 转时不会受到弹簧端部的卡劲 ， 阻碍旋转 ， 故在复位 弹簧顶部安装一个轴承， 使得内棒旋转时轻松 自如。 内棒端部的q ) 1 9 套筒主要用于拧紧夹具导体的紧固 螺母。套筒采用紧配合方式与内棒连接 ， 同时在连接 部分配装两根销钉， 使得整体旋转力矩满足2 0 0 N M的 要求 。 2 2 2 托杯 主要采用环氧玻璃布缠绕绝缘材料一次性加工 成型， 没有其他附件， 其具有优良的电气性能、 机械性 能。托杯连接件利用紧配合方式安装于外棒端部， 同 时在安装连接部分配装两根销钉， 使得整体旋转力矩 满足3 0 0 N M的要求。 连接件主要作用是将导流短接装 置固定在其内部， 利用棒体将导流短接装置送到短接 地点夹紧后旋转连接件 ，使棒体与导流短接装置分 离， 同时利用连接件将内棒限制在外棒内使得整个绝 缘操作棒结构更加紧凑。 2 3 装置的通用性考虑 在确定短接装置工作原理后可以根据不同的短 接对象展开设计， 即可以在不改变短接装置原设计原 则的基础上实现。 ( 1 ) 通过改变短接装置夹具的结构形状来满足被 短接设备的结构要求； ( 2 ) 通过改变短接装置连接导体的长度和有效截 面大小来满足被短接设备不同工作电流和不同跨度 的要求。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 第 4 7 卷第 7 A期 2 0 1 0年 7月 电测与仪表 El e c t r i c a l Me a s ur e me nt I n s t r u me nt a t i o n Vo I 4 7 No 7 A J 1 l 1 2 O 1 O ( 3 ) 通过改变夹具口径大小来满足被短接导线口 径大小的要求。 3 临时短接装置的使用 3 1 安全准备 检修人员按照电力线路带电作业的规定要求做 好保证安全的组织措施和技术措施。 3 2 安装短接 检修人员将导流短接装置安装在绝缘操作棒上， 利用绝缘操作棒将导流短接装置送到运行中电力线 路接头两段，并将导流短接装置牢牢锁紧在导线上， 安装好导流短接装置后将操作棒撤离， 使导流短接装 置留在电力线路上。 3 3 接 头检 修 严格规范， 认真操作， 保证检修质量。 3 4 装置松卸 在线路接头故障处理后利用绝缘操作棒与导流 短接装置对接， 并通过绝缘操作棒将导流短接装置从 电力线路上松开取下， 完成整个临时短接和故障处理 过程。 4 临时短接装置的主要特点 4 1 绝缘性 能好 由于操作部分均采用高强度环氧玻璃布缠绕绝 缘材料， 能够有效保证操作人员安全。 4 2 结构简单可靠 电力线路故障检修临时短接装置在功能及安全 方面的固有要求比较高， 设计上充分考虑了各部件互 相依托， 结构科学简洁， 有效提高了装置可靠性。 因此 不论是短接导流装置还是绝缘操作棒均 以最少 的零 件实现了最复杂的功能。 4 3 功能齐全 临时短接装置具有以下特出功能： ( 1 ) 能够承载1 2 5 0 A电流， 可满足带电装设的大 电流快速短接 ； ( 2 ) 能够对直径3 O 毫米以下圆形导体进行快速可 靠的夹紧短接； ( 3 ) 装置导体为柔性材质， 能实现多角度操作； ( 4 ) 根据电力线路的线材特点， 在对装置的连接 导体做适当调整后 ，可用于线路中故障点的临时短 接。 5 结束语 当电力线路出现接头异常发热或其他原因引起 的接头故障时， 可以利用该装置进行临时短接， 进行 检修， 确保电力线路持续可靠运行。 由于短接装置设计时考虑的通用性比较广阔， 它 不仅可以运用到电力线路故障接头的检修上， 也可以 通过改变连接导体的长度， 而广泛地运用到高压隔离 开关动静触头短接、 断路器断口间的短接以及其他软 导体接点的临时短接， 从而为消除设备异常发热的抢 修赢得时间， 确保了电网的可靠运行 ， 具有较大的社 会效益和经济效益。 -1 0 9 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m