國網(wǎng)安徽省電力有限公司銅陵供電公司 李 君 孟明明 夏宗杰

近年來，在電纜布線的應(yīng)用過程中，常發(fā)生與電氣部件的安全使用直接相關(guān)的外部損傷或絕緣破壞引起的事故。研究人員已對傳統(tǒng)電纜進(jìn)行了保護(hù)，包括使用疏水和耐酸材料以及增強(qiáng)電纜的外部絕緣[1]。但是，在電纜的長負(fù)荷運轉(zhuǎn)下，電纜的接縫和絕緣的交叉負(fù)荷會在一定程度上降低絕緣材料的絕緣性能，甚至有可能引發(fā)嚴(yán)重的工程事故?；诖吮尘埃渚W(wǎng)帶電作業(yè)絕緣橫擔(dān)的研制與應(yīng)用勢在必行，從而防止安全事故的發(fā)生。

1 主要技術(shù)與材料

1.1 關(guān)鍵技術(shù)

對于新型絕緣橫擔(dān)而言，其材料選擇過程一般分為以下兩部分，即主體結(jié)構(gòu)設(shè)計和安裝結(jié)構(gòu)設(shè)計。

1.2 解決方案

為滿足線路的絕緣和電氣特性，并能滿足機(jī)械負(fù)荷需求和水平重量本身的輕特性，應(yīng)當(dāng)選擇高強(qiáng)度中空環(huán)氧樹脂材料絕緣桿作為主要的橋臂材料，同時采用鋁合金材料箍圈間連接水平橋臂和撐桿。

為了便于現(xiàn)場運行，電纜絕緣橫向載荷主要由極箍（雙重使用）、電纜絕緣管、絕緣電纜安裝線夾及支撐板組成。一端的交叉軸承是鋼圈，另一端是中空的高強(qiáng)度環(huán)氧樹脂電纜絕緣管，一般會將電纜固定的線夾配備在電纜絕緣管上[2]。

電線桿保持箍的兩種結(jié)合法：一種是直接連接在框架的四角柱支撐角鋼上，主框架可安裝在鋁合金焊接底座、90°叉車尾端和角鐵上，后部分具有一組受控的鎖定方法。然后，其可以使用桿的強(qiáng)度來實現(xiàn)絕緣交叉負(fù)載的穩(wěn)定性。如圖1所示。

圖1 絕緣橫擔(dān)與角鋼的連接方式

另一種可以直接與圓形電桿連接，其主要結(jié)構(gòu)是鋁合金連接底座，尾端開90°開衩，然后將第一種連接方式的鎖緊滑塊更換成圓桿適配滑塊和軟質(zhì)抱桿鎖緊帶。更換了圓桿適配滑塊的絕緣橫擔(dān)能夠很好地貼合圓桿表面，接著通過軟質(zhì)抱桿鎖緊帶抱緊電桿，最后通過鎖緊帶配置的收緊器調(diào)節(jié)橫擔(dān)與電桿的緊固程度[3]。

2 橫擔(dān)的材料與設(shè)計

絕緣材料是電氣設(shè)備重要環(huán)節(jié)。相關(guān)數(shù)據(jù)統(tǒng)計，電氣設(shè)備損壞的最主要原因之一就是絕緣破壞。

除了絕緣完整性之外，當(dāng)沖擊電壓累積之后，也有一定的概率造成絕緣擊穿。從化學(xué)組成來看，絕緣材料有無機(jī)和有機(jī)兩種，通常是指陶瓷、玻璃、云母粉末和其他金屬或非金屬氧化物。共價鍵支持電子在絕緣材料中的移動，并且金屬氧化物通常表現(xiàn)出良好的介電性能。對于電氣設(shè)備而言，其最佳的絕緣材料應(yīng)當(dāng)是無機(jī)絕緣材料，但這些材料的生產(chǎn)成本較高，因此在電氣設(shè)備的絕緣材料選擇上通常會使用有機(jī)絕緣材料。常見的有機(jī)絕緣材料包括聚乙烯、聚苯乙烯和其他典型的熱塑性材料、環(huán)氧樹脂、酚醛樹脂以及網(wǎng)狀分子結(jié)構(gòu)、橡膠、纖維和其他聚合物鏈結(jié)構(gòu)的熱固性材料[4]。在電氣絕緣槽中，一般會使用合成纖維，該材料屬于環(huán)氧樹脂絕緣材料，該材料擁有較好的絕緣效果，而且由于其強(qiáng)度而得到一定程度的支撐。

絕緣材料的內(nèi)芯必須考慮到具體的強(qiáng)度和密度。目前，常見的內(nèi)芯材料均選用聚氨酯泡沫材料，不僅可以防止水滴的滲透，還可以提高內(nèi)芯的絕緣性能，在短路時還可以起到特定的防火能力。作為增加側(cè)向重量的攀登距離和加強(qiáng)外部絕緣能力的部件，傘裙也是絕緣側(cè)向重量的關(guān)鍵部件之一。同時，新的涂層工藝，如氟碳涂層，也被應(yīng)用于絕緣結(jié)構(gòu)中，以改變側(cè)面的承受表面，增加側(cè)面重量的疏水性和絕緣能力。金屬連接件通常作為一種材料進(jìn)行鍍鋅處理，以確保連接的強(qiáng)度并加強(qiáng)其耐腐蝕性。

3 新型絕緣橫擔(dān)

3.1 新型絕緣橫擔(dān)的組成結(jié)構(gòu)

在分析原絕緣橫桿的基本結(jié)構(gòu)和使用情況后，新型絕緣橫擔(dān)的材料選用，一是要求材料輕，滿足現(xiàn)場運行的絕緣需要。二是要求操作簡單，可以單獨使用。三是需要使用規(guī)格120mm以上的架空絕緣電線也能擁有較好的適用性。

圖2 各主要部位標(biāo)示圖

新型絕緣橫臂內(nèi)部包含的結(jié)構(gòu)有：絕緣縱臂、絕緣支撐管、調(diào)節(jié)臂。將絕緣支撐管與配有線桿擰在一起后，螺釘?shù)捻敳颗c聯(lián)軸器的底部連接。連接頭主要負(fù)責(zé)與絕緣縱向軸承臂連接，其左右端部與軸承臂的兩端連接，各絕緣縱向臂的中央需要連接一個調(diào)整臂的另一端，另兩個調(diào)整臂的兩端與帶扣連接。絕緣支撐管外側(cè)固定有扣環(huán)，絕緣支撐管外側(cè)必須有兩個以上的固定扣來保持固定，固定鏈一般配備在固定扣上。

每個絕緣橫臂包括固定弧形槽和可移動弧形槽。在鋁合金制螺栓和調(diào)整手柄的幫助下，兩個調(diào)整手的另一端要與帶扣保持連接。在螺釘上需要設(shè)置有一個及以上的定位孔。插入定位螺釘?shù)亩ㄎ话粢苑乐菇饘俳z的上下滑動。絕緣支承臂的主要構(gòu)成部分為環(huán)氧樹脂板，絕緣支承管屬于環(huán)氧樹脂管，調(diào)整臂為環(huán)氧樹脂管。

3.2 新型絕緣橫擔(dān)安裝步驟

一是借助鐵質(zhì)固定卡扣固定水泥砼桿臂。二是在水泥砼桿上使整個裝置保持固定狀態(tài)，采用固定鏈螺栓對其進(jìn)行固定。三是對整個裝置的高度進(jìn)行調(diào)節(jié)，將絕緣支撐管內(nèi)裝有的絲杠進(jìn)行升降調(diào)節(jié)。四是對調(diào)節(jié)臂兩端進(jìn)行合理調(diào)整，借助鋁合金材質(zhì)的把手，對調(diào)節(jié)臂兩端進(jìn)行調(diào)節(jié)，并到達(dá)位置。五是對導(dǎo)線進(jìn)行移動并固定，借助移動式弧形槽使導(dǎo)線進(jìn)行移動，直到到達(dá)弧形槽內(nèi)。

3.3 新型絕緣橫擔(dān)的特點

傳統(tǒng)的地帶電工程作業(yè)中，一般都會采用繩帶牽拉吊起電線，工程既費時還費力，并且地帶電工程作業(yè)用具較為笨重，而絲桿構(gòu)造可以解決這些弊端，同時還能夠使地電位及帶電工程作業(yè)安全性系數(shù)和效率得到較大程度的提高，同時減少了對高空作業(yè)人員的風(fēng)險系數(shù)。使帶電作業(yè)時限得到進(jìn)一步的縮短，對原有的絕緣橫擔(dān)進(jìn)行操作時，其平均連續(xù)作業(yè)時限一般為30min左右，而使用新絕緣橫擔(dān)的平均連續(xù)作業(yè)時限則為20min以內(nèi)。

圖3 內(nèi)部絲杠結(jié)構(gòu)圖

新的絕緣橫撐臂配有活動弧槽，但混凝土柱的水平方位不符合標(biāo)準(zhǔn)，導(dǎo)體雖不達(dá)標(biāo)，但仍可通過該工具完成工作，應(yīng)用程序簡單。另外，在10kV的混凝土攪拌塔中，需要工件的重量，安全系數(shù)較高。

使用固定鏈條作為固定裝置，其固定方式為圍繞線桿綁緊并固定，從此前的以點為支點轉(zhuǎn)變?yōu)橐悦鏋橹c，這使得該裝置在作業(yè)期間能夠保持相應(yīng)的穩(wěn)定性。

圖4 固定裝置安裝圖

本實用于新型調(diào)節(jié)手臂上設(shè)置的調(diào)節(jié)把手，也能夠調(diào)整其高度，從而可以更合理地調(diào)整絕緣橫擔(dān)臂的水平度。

圖5 調(diào)節(jié)把手示意圖

新的絕緣立式軸承臂、絕緣支撐管、調(diào)整臂的重要結(jié)構(gòu)均為聚砜樹脂管，絕緣性能滿足了10kV現(xiàn)場運行的需要。使用環(huán)氧樹脂的新絕緣配重為16.5kg，原重量的總重量為20kg，原始的絕緣交叉載荷僅適用于120mm模型裸線，新的絕緣交叉載荷適用于120mm的絕緣線。

3.4 生產(chǎn)效益

這種絕緣型的絕緣橫擔(dān)，其絕緣標(biāo)準(zhǔn)基本符合10kV帶電作業(yè)的規(guī)律。在絕緣要求的基礎(chǔ)上，絕緣橫擔(dān)還可提高潛在帶電作業(yè)的安全系數(shù)和效率，在降低現(xiàn)場作業(yè)人員危險因素的基礎(chǔ)上，還有助于現(xiàn)場作業(yè)的發(fā)展。因此，絕緣橫擔(dān)可有效減少停電動作區(qū)域，并且該方式有效地增加了功率可靠性速率[5]。

4 新型配網(wǎng)帶電作業(yè)絕緣橫擔(dān)的優(yōu)勢及創(chuàng)新點

4.1 優(yōu)勢

新型配網(wǎng)帶電作業(yè)絕緣橫擔(dān)具有質(zhì)輕、安裝簡單、重量大、絕緣性能好等優(yōu)點，為桿上大電流操作提供了方便，同時克服了老橫擔(dān)的缺陷的弊端，極大地提高了操作安全性和有效性。

4.2 創(chuàng)新點

絕緣橫擔(dān)的水平荷載的設(shè)置相對簡單，不僅縮短了操作時間，而且有效提高了操作效果，項目所開發(fā)的絕緣水平荷載固定結(jié)構(gòu)的安全性。本項目研制的絕緣橫擔(dān)在生產(chǎn)操作方面也具有一定的創(chuàng)新性，即操作穩(wěn)定性較好，可以在確保機(jī)械負(fù)荷的情況下有效提高產(chǎn)品的輕便性和靈活性。

4.3 裝置的檢測與試驗

在研究絕緣橫擔(dān)的開發(fā)階段，通過在實驗室和車間的眾多對比試驗和模擬試驗，多次優(yōu)化并改進(jìn)了箍材和結(jié)構(gòu)，且測試結(jié)果基本能夠滿足并超過預(yù)期。

4.4 新型配網(wǎng)帶電作業(yè)絕緣橫擔(dān)的應(yīng)用前景

當(dāng)前，隨著城市化建設(shè)規(guī)模逐漸擴(kuò)大，供電網(wǎng)絡(luò)也日益復(fù)雜化。由于電網(wǎng)的復(fù)雜性，現(xiàn)場環(huán)境的特殊性，旁路作業(yè)頻次越來越高，相應(yīng)的桿上作業(yè)隨之增多，然而實際中帶電更換避雷器、拆接熔斷器引線或線路引線、更換直線桿絕緣子及橫擔(dān)、更換開口跌落式熔斷器、更換開口柱上開關(guān)或隔離開關(guān)以及更為復(fù)雜的帶電立桿、更換柱上變壓器缺少一種橫擔(dān)固定引下線或所用老式橫擔(dān)問題太多存在安全隱患。

研究結(jié)果表明，絕緣橫擔(dān)結(jié)構(gòu)簡單、機(jī)械負(fù)荷高，在實際應(yīng)用克服了操作時間過長、操作時間過長等問題，提高了配電網(wǎng)絡(luò)的充電效率，具有廣泛的應(yīng)用價值，同時使用新型絕緣橫擔(dān)提高了配網(wǎng)帶電作業(yè)工作效率。

5 結(jié)語

10kV配電網(wǎng)絕緣橫擔(dān)在實際應(yīng)用中達(dá)到了比較理想效果，對未來的電網(wǎng)發(fā)展具有一定的推廣意義。未來，10kV配電網(wǎng)絕緣橫擔(dān)還需要進(jìn)一步研究與創(chuàng)新，從而為人們帶來更加安全、方便、有效的服務(wù)。